(57)【要約】【課題】保冷対象物の温度上昇をより長時間に亘って抑制することができる、新規な構造の冷却装置と新規な冷却方法を提供すること。【解決手段】内部に第一の空間１４を備える第一のボックス１２が設けられて、第一の空間１４には冷媒５４が収容されていると共に、冷媒５４を保持する冷却層３６が第一のボックス１２に設けられており、冷却層３６に保持された冷媒５４が気化することで冷却層３６が冷却される一方、第一の空間１４には負圧源１６，４６が連通路２０によって接続されており、冷却層３６から第一の空間１４内へ気化した冷媒５４を負圧源によって第一の空間１４から吸引可能とされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に第一の空間を備える第一のボックスが設けられて、冷媒を保持する冷却層が該第一のボックスに設けられており、該冷却層に保持された該冷媒が気化することで該冷却層が冷却される一方、
該第一の空間には負圧源が連通路によって接続されており、該冷却層から該第一の空間内へ気化した該冷媒を該負圧源によって該第一の空間から吸引可能とされていることを特徴とする保冷装置。
【請求項２】
前記負圧源は、前記第一の空間と前記連通路によって相互に連通された第二の空間を内部に備える第二のボックスと、該第二の空間の内圧を低下させる減圧手段とを、有している請求項１に記載の保冷装置。
【請求項３】
前記減圧手段は前記第二の空間を加熱する加熱手段を含んで構成されており、該加熱手段によって加熱された該第二の空間の温度を低下させることで該第二の空間が減圧されるようにした請求項２に記載の保冷装置。
【請求項４】
前記第二のボックスには前記冷媒を保持する冷媒保持層が設けられている請求項２又は３に記載の保冷装置。
【請求項５】
前記第二のボックスには前記第二の空間を外部空間に対して連通状態と遮断状態に切替え可能とする換気バルブが設けられている請求項２〜４の何れか一項に記載の保冷装置。
【請求項６】
前記第一の空間と前記連通路と前記第二の空間が外部空間に対して密閉された閉鎖空間とされている請求項２〜５の何れか一項に記載の保冷装置。
【請求項７】
前記第一のボックスが内部に収容空間を備える収容部を有していると共に、該収容部の壁部の少なくとも一部が前記冷却層を備えており、該冷却層が前記冷媒の気化によって冷却されることで該収容空間が冷却されるようにした請求項１〜６の何れか一項に記載の保冷装置。
【請求項８】
前記連通路の連通と遮断を切替え可能とされた通路切替バルブが設けられている請求項１〜７の何れか一項に記載の保冷装置。
【請求項９】
前記冷却層がセピオライトを含んでいる請求項１〜８の何れか一項に記載の保冷装置。
【請求項１０】
前記冷媒が水を含んでいる請求項１〜９の何れか一項に記載の保冷装置。
【請求項１１】
第一のボックスの内部に設けられた第一の空間の温度上昇に伴い該第一のボックスの冷却層に保持された冷媒を該第一の空間において気化させて該冷却層を冷却する工程と、
該第一の空間において気化した該冷媒を該第一の空間と連通路を通じて接続された負圧源によって吸引して該第一の空間から移動させる工程と
を、有することを特徴とする保冷装置を用いた保冷方法。
【請求項１２】
前記第一の空間と前記連通路を通じて連通された第二の空間の温度を低下させて該第二の空間を減圧することで前記負圧源を構成して、該第一の空間において気化した前記冷媒を該第二の空間へ移動させる工程を有する請求項１１に記載の保冷装置を用いた保冷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部空間の温度上昇に対する保冷対象物の温度上昇を抑制する保冷装置および保冷方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、保冷対象物の温度上昇を抑制する保冷装置の一種として、内部の空間に収容された保冷対象物の温度が上昇するのを抑制するクーラーボックスが知られている。このクーラーボックスは、一般的に、空間の壁部が断熱材を含んで構成されており、外気温の変化や日照などによる空間内の温度の変化が低減されるようになっている。
【０００３】
ところで、特開２０１５−１３７１３６号公報（特許文献１）には、より長時間に亘って空間（収納部）に収容された保冷対象物の温度変化を防止できるように、空間内の空気を外部に排出して空間内を減圧可能としたクーラーボックスが提案されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１のクーラーボックスでは、空間内の空気を排出する構造が複雑になったり、空気の排出作業が面倒であるなどの理由から、別の解決手段によって保冷対象物の温度上昇を抑制することが求められる場合もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１３７１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、保冷対象物の温度上昇をより長時間に亘って抑制することができる、新規な構造の保冷装置と新規な保冷方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。
【０００８】
すなわち、本発明の第一の態様は、保冷装置であって、内部に第一の空間を備える第一のボックスが設けられて、該第一の空間には冷媒が収容されていると共に、該冷媒を保持する冷却層が該第一のボックスに設けられており、該冷却層に保持された該冷媒が気化することで該冷却層が冷却される一方、該第一の空間には負圧源が連通路によって接続されており、該冷却層から該第一の空間内へ気化した該冷媒を該負圧源によって該第一の空間から吸引可能とされていることを、特徴とする。
【０００９】
このような第一の態様に従う構造とされた保冷装置によれば、第一のボックスに設けられた冷却層から冷媒が気化することによって、冷却層が冷却されるようになっている。これにより、冷却層に対して直接的または間接的に接する空間や保冷対象物が冷却されて、例えば外気温の上昇に対するそれら空間や保冷対象物の温度上昇が抑制される。
【００１０】
さらに、冷媒は、冷却層から第一の空間内へ気化することから、例えば車室のような第一のボックスが置かれた周囲の空間へ冷媒が直接に気化して放散されることが避けられることとなり、第一のボックスの設置周囲の環境において、冷媒の気化による温度や湿度の上昇が防止されることで不快感や結露などを防ぐことができる。
【００１１】
しかも、冷却層から第一の空間内へ気化した冷媒が負圧源によって第一の空間から吸引されることにより、冷媒が第一の空間内に充満して冷媒の冷却層からの気化が妨げられるのを防ぐことができて、冷媒の気化による冷却層の冷却を長時間に亘って持続的に生じさせることができる。
【００１２】
本発明の第二の態様は、第一の態様に記載された保冷装置において、前記負圧源は、前記第一の空間と前記連通路によって相互に連通された第二の空間を内部に備える第二のボックスと、該第二の空間の内圧を低下させる減圧手段とを、有しているものである。
【００１３】
第二の態様によれば、冷却層から気化した冷媒が第一の空間から減圧手段によって減圧された第二の空間へ移動することで、第一の空間が気化した冷媒で飽和するのを防いで、冷媒の気化による保冷を持続的に実現することができる。しかも、減圧手段による第二の空間の減圧を停止することにより、冷媒を第二の空間から第一の空間に移動させて冷却層に保持させることも可能となる。また、冷媒を第一の空間と第二の空間の間で移動させることで、冷媒の外部への逃げを防ぎ易くなって、冷媒を第一，第二の空間内に長期間に亘って保持することができる。
【００１４】
本発明の第三の態様は、第二の態様に記載された保冷装置において、前記減圧手段は前記第二の空間を加熱する加熱手段を含んで構成されており、該加熱手段によって加熱された該第二の空間の温度を低下させることで該第二の空間が減圧されるようにしたものである。
【００１５】
第三の態様によれば、加熱手段によって第二の空間を加熱して、第二の空間の内圧を上昇させることにより、第二の空間内の空気などを第一の空間へ移動させることができる。一方、加熱手段による第二の空間の加熱を停止して、第二の空間の温度を低下させることにより、第二の空間を減圧して、第一の空間において気化した冷媒を第二の空間へ移動させることができる。
【００１６】
また、気化した冷媒が第一の空間から第二の空間へ移動した状態で、第二の空間を加熱手段によって加熱して第二の空間の内圧を上昇させることにより、気化した冷媒を第二の空間から第一の空間へ移動させて、冷媒を冷却層に補充することも可能になる。
【００１７】
本発明の第四の態様は、第二又は第三の態様に記載された保冷装置において、前記第二のボックスには前記冷媒を保持する冷媒保持層が設けられているものである。
【００１８】
第四の態様によれば、冷媒保持層から第二の空間へ冷媒を気化させることにより、第一の空間と第二の空間により多量の冷媒を収容することができると共に、第二の空間において液体の冷媒が底に溜まるのを防ぐこともできる。
【００１９】
本発明の第五の態様は、第二〜第四の何れか１つの態様に記載された保冷装置において、前記第二のボックスには前記第二の空間を外部空間に対して連通状態と遮断状態に切り替え可能とする換気バルブが設けられているものである。
【００２０】
第五の態様によれば、第二の空間が換気バルブによって外部空間に連通されて、例えば、第二の空間内の空気などが外部空間へ排出されることにより、第二の空間が減圧手段によって一層効果的に減圧されて、第一の空間から第二の空間への気化した冷媒の移動が生じ易くなる。
【００２１】
本発明の第六の態様は、第二〜第五の何れか１つの態様に記載された保冷装置において、前記第一の空間と前記連通路と前記第二の空間が外部空間に対して密閉された閉鎖空間とされているものである。
【００２２】
第六の態様によれば、閉鎖空間とされた第一の空間と連通路と第二の空間において、冷媒の逃げが防止されることで、収容された冷媒の総量の減少を抑えることができる。これにより、例えば、冷媒を補充することなく、或いは冷媒の補充頻度を少なくしつつ、冷媒の気化による冷却効果を長期間に亘って安定して得ることができる。
【００２３】
本発明の第七の態様は、第一〜第六の何れか１つの態様に記載された保冷装置において、前記第一のボックスが内部に収容空間を備える収容部を有していると共に、該収容部の壁部の少なくとも一部が前記冷却層を備えており、該冷却層が前記冷媒の気化によって冷却されることで該収容空間が冷却されるようにしたものである。
【００２４】
第七の態様によれば、第一のボックスの収容部に設けられた冷却層が冷媒の気化によって冷却されて、壁部に冷却層を備える収容空間が冷却されることから、例えば、収容空間内に収容された保冷対象物の温度上昇を防ぐことができる。
【００２５】
本発明の第八の態様は、第一〜第七の何れか１つの態様に記載された保冷装置において、前記連通路の連通と遮断を切替え可能とされた通路切替バルブが設けられているものである。
【００２６】
第八の態様によれば、連通路の連通と遮断を通路切替バルブによって適宜に切り替えることにより、連通路で接続された第一の空間と第二の空間の間において、気化した冷媒などの移動を制御することができる。
【００２７】
本発明の第九の態様は、第一〜第八の何れか１つの態様に記載された保冷装置において、前記冷却層がセピオライトを含んでいるものである。
【００２８】
第九の態様によれば、冷却層が吸水性および吸放湿性に優れたセピオライトを含んでいることによって、冷却層により多くの冷媒を保持させることができて、冷媒の気化による冷却効果をより有利に得ることができる。
【００２９】
本発明の第十の態様は、第一〜第九の何れか１つの態様に記載された保冷装置において、前記冷媒が水を含んでいるものである。
【００３０】
第十の態様によれば、冷媒の取扱いが容易であると共に、冷媒を安価且つ容易に得ることができる。
【００３１】
本発明の第十一の態様は、保冷方法であって、第一のボックスの内部に設けられた第一の空間の温度上昇に伴い該第一のボックスの冷却層に保持された冷媒を該第一の空間において気化させて該冷却層を冷却する工程と、該第一の空間において気化した該冷媒を該第一の空間と連通路を通じて接続された負圧源によって吸引して該第一の空間から移動させる工程とを、有することを特徴とする。
【００３２】
このような第十一の態様に従う保冷方法によれば、第一の空間が気化した冷媒で飽和するのを防ぐことで、冷媒の気化による保冷効果が長時間に亘って維持される。
【００３３】
本発明の第十二の態様は、第十一の態様に記載された保冷方法において、前記第一の空間と前記連通路を通じて連通された第二の空間の温度を低下させて該第二の空間を減圧することで前記負圧源を構成して、該第一の空間において気化した前記冷媒を該第二の空間へ移動させる工程を有するものである。
【００３４】
第十二の態様によれば、冷却層から第一の空間内へ気化した冷媒を減圧された第二の空間へ移動させることで、第一の空間が気化した冷媒で飽和するのを防いで、冷媒の持続的な気化による長時間の保冷効果を実現することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、第一のボックスに設けられた冷却層から第一の空間へ冷媒が気化することで冷却層が冷却されて、冷却層に対して直接的または間接的に接する空間や保冷対象物が冷却されることから、例えば外気温の上昇に対するそれら空間や保冷対象物の温度上昇が抑制される。冷媒は、冷却層から第一の空間内へ気化することから、第一のボックスの周囲の空間において、冷媒の気化による温度や湿度の上昇が防止されて、不快感や結露などを防ぐことができる。しかも、気化した冷媒が負圧源によって第一の空間から吸引されることにより、第一の空間が気化した冷媒によって飽和して冷媒の継続的な気化が妨げられるのを防ぐことができて、冷媒の気化による保冷効果を長時間に亘って持続させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態としてのクーラーボックスを示す断面図。
【図２】図１に示すクーラーボックスによる保冷方法を説明する図。
【図３】本発明に係る実施例に関する測定結果を示す図。
【図４】比較例に関する測定結果を示す図。
【図５】本発明の別の一実施形態としてのクーラーボックスを示す断面図。
【図６】本発明のまた別の一実施形態としての保冷装置を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３８】
図１には、本発明に従う構造とされた保冷装置の一実施形態として、クーラーボックス１０が示されている。クーラーボックス１０は、第一のボックス１２の第一の空間１４と第二のボックス１６の第二の空間１８が、連通路２０によって相互に連通された構造を有している。なお、以下の説明において、上下方向とは、原則として、鉛直上下方向となる図１中の上下方向を言う。
【００３９】
より詳細には、第一のボックス１２は、全体として内部に第一の空間１４を備える中空矩形箱状とされており、上方に向けて開口する開放箱状のボックス本体２２と、ボックス本体２２の開口部を開閉可能な蓋２４とを、備えている。
【００４０】
ボックス本体２２は、例えば、耐水性や耐食性（耐候性）などに優れた硬質の合成樹脂などで形成されており、ポリプロピレンやポリウレタンなどの樹脂が好適に採用される。また、ボックス本体２２は、好適には気化した冷媒５４（後述）の通過を阻止し得る遮水性に優れたものとされている。
【００４１】
蓋２４は、全体として矩形板形状とされて、断熱層２６の表面が表層２８によって覆われた構造を有している。
【００４２】
断熱層２６は、例えば、発泡性の樹脂やゴムなどで形成されて、気泡による優れた断熱性が発揮されることが望ましく、ウレタンフォームなどの断熱材が好適に採用される。なお、断熱層２６は、良好な断熱性能を得るために独立気泡の発泡体であることが望ましいが、表面に開口する連続気泡を有していても良い。また、断熱層２６は、好適には発泡体で形成された多孔質断熱材とされるが、必ずしも発泡体に限定されるものではなく、気泡を持たない非発泡体で構成することもできる。
【００４３】
表層２８は、例えば硬質の合成樹脂などで形成されており、本実施形態では断熱層２６の表面を覆うことで断熱層２６を保護する機能を有している。従って、表層２８は、耐水性や耐食性（耐候性）などに優れた材料で形成されることが望ましく、例えば、ポリプロピレンやポリウレタンなどの樹脂によって形成される。また、表層２８は、好適には気化した冷媒５４（後述）の通過を阻止し得るものとされている。
【００４４】
この蓋２４は、ボックス本体２２の周壁部に上側から重ね合わされることで、ボックス本体２２の開口部を覆うことが可能とされている。更に、蓋２４は、周方向の辺部の一つにおいて蝶番３０によってボックス本体２２に連結されており、図１に二点鎖線で示すように、ボックス本体２２に対して蝶番３０のピンを中心とする傾動を許容されている。これにより、蓋２４は、傾動によってボックス本体２２の開口を開閉可能な状態で、ボックス本体２２に取り付けられている。なお、例えば、蝶番３０が設けられた一辺とは別の辺部に対して、蓋２４を閉じた状態に保持するロック機構を設けても良い。更に、例えば、蓋２４とボックス本体２２の重ね合わせ面間の気密性を向上させるシール構造を設けることもできる。
【００４５】
また、第一のボックス１２には、収容部３２が設けられている。収容部３２は、上方に向けて開口する収容空間３４を内部に備えた矩形の開放箱状であって、周壁部と底壁部が冷却層３６の内側に断熱層３７を配するとともに冷却層３６の外面と断熱層３７の内面にそれぞれ表層３８を設けた構造とされている。なお、断熱層３７および表層３８は、蓋２４の断熱層２６および表層２８と同様であることから、ここでは説明を省略する。また、本実施形態の第一のボックス１２では、断熱層３７が収容部３２における冷却層３６の内側に配されているが、断熱層３７は、第一のボックス１２においてなくても良いし、必要に応じて第一のボックス１２の別の部分に設けることもできる。
【００４６】
冷却層３６は、水などの後述する冷媒５４を吸収保持可能とされていると共に、保持した冷媒５４を温度や湿度などの雰囲気の条件に応じて気化させて放出可能とされたものであって、例えば、セピオライトや珪藻土、ゼオライト、アロフェンなどの吸水性および吸放湿性に優れた材料で形成されている。この冷却層３６は、内側が断熱層３７および表層３８によって覆われていると共に、外側が表層３８によって覆われており、冷却層３６より外側の表層３８に形成された複数の貫通孔３９を通じて第一の空間１４に露出している。なお、冷却層３６の内外両側を覆う表層３８は、冷却層３６よりも内側が気化した冷媒５４の通過を阻止する一方、冷却層３６よりも外側が気化した冷媒５４の通過を許容するように、内側と外側を互いに異なる材料で形成することもできる。
【００４７】
さらに、表層３８の上端部には、外周へ突出する支持フランジ４０が設けられている。そして、収容部３２は、支持フランジ４０がボックス本体２２の上端部によって支持されており、第一の空間１４に収容された状態で第一のボックス１２に設けられている。なお、本実施形態では、収容部３２の周壁部と底壁部がボックス本体２２の周壁部と底壁部に対して離れて配置されており、収容部３２の冷却層３６が貫通孔３９を通じて第一の空間１４に露出している。
【００４８】
このような収容部３２を備えた第一のボックス１２は、ボックス本体２２の開口部が収容部３２によって閉塞されていると共に、収容部３２の開口部が蓋２４によって開閉可能とされており、収容部３２の収容空間３４に対して後述する保冷対象物５２の収容と取出しが可能とされている。なお、ボックス本体２２と収容部３２は、重ね合わせ面を相互に接着したり、重ね合わせ面間に図示しないシール構造を設けるなどして、気密に重ね合わされていることが望ましい。また、収容部３２と蓋２４の重ね合わせ面間にシール構造を設けることで、蓋２４を閉じた状態における収容空間３４の密閉性の向上を図ることもできる。
【００４９】
一方、第二のボックス１６は、内部に第二の空間１８を備える中空の矩形箱状とされており、周壁部と上底壁部がボックス本体２２や収容部３２の表層３８と同様の合成樹脂などで形成されている。更に、第二のボックス１６の下壁部は、内部に冷媒保持層４２を備えている。冷媒保持層４２は、収容部３２の冷却層３６と同様に後述する冷媒５４を保持可能とされたものであって、本実施形態では保水性に優れたセピオライトで形成されている。なお、第二のボックス１６の壁部において冷媒保持層４２の上面を覆う部分には貫通孔４３が形成されており、冷媒保持層４２が貫通孔４３を通じて第二の空間１８に露出している。また、第二のボックス１６に対して、第一のボックス１２の断熱層３７のような断熱層を適宜に設けることもできる。
【００５０】
更にまた、本実施形態の第二のボックス１６の壁部には、換気バルブ４４が設けられている。これにより、換気バルブ４４の閉状態において第二のボックス１６の第二の空間１８が外部空間（大気中）から独立せしめられると共に、換気バルブ４４を連通状態に切り替えることで、第二のボックス１６の第二の空間１８が換気バルブ４４を通じて外部空間に連通されるようになっている。本実施形態では、換気バルブ４４を閉じた状態において、第一の空間１４と第二の空間１８と連通路２０が外部空間から密閉された閉鎖空間とされる。なお、換気バルブ４４の具体的な構造は、特に限定されるものではなく、例えば、ボール弁やコックなどの気密性に優れた構造が好適に採用される。
【００５１】
また、第二のボックス１６の近傍には、減圧手段としての加熱手段４６が配設されている。加熱手段４６は、第二のボックス１６の第二の空間１８を加熱可能とされていると共に、加熱を停止することも可能とされている。そして、第二の空間１８内の空気を加熱して膨張させることで、第二の空間１８の内圧を上昇させて、第二の空間１８から第一の空間１４や外部空間へ空気などを移動させた後、加熱を停止して第二の空間１８内の温度を低下させることにより、第二の空間１８の内圧を低下させることが可能とされている。
【００５２】
そして、第一のボックス１２と第二のボックス１６は、管体４８によって相互に接続されている。管体４８は、チューブ状乃至はパイプ状とされており、両端部が第一のボックス１２と第二のボックス１６の各一方の壁部に対して貫通状態で固定されている。これにより、第一のボックス１２の第一の空間１４と第二のボックス１６の第二の空間１８が、管体４８の内孔で構成された連通路２０を通じて相互に連通されている。
【００５３】
さらに、管体４８には、通路切替バルブとしての流量調節バルブ５０が取り付けられている。流量調節バルブ５０は、管体４８の連通路２０を連通状態と遮断状態に切替え可能とされており、本実施形態では、連通路２０の実質的な通路断面積を連続的乃至は段階的に調節可能とされている。なお、流量調節バルブ５０の具体的な構造は、特に限定されるものではなく、換気バルブ４４と同様に、例えば、ボール弁やコックなどの気密性に優れた構造が好適に採用される。
【００５４】
かくの如き構造を有するクーラーボックス１０は、例えば炎天下に駐車された自動車の車室のような高温環境下において、収容部３２の収容空間３４に収容した保冷対象物５２の温度上昇を長時間に亘って抑制するなどの目的で使用される。以下に、クーラーボックス１０を用いた保冷対象物５２の保冷方法について、図１，２を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、第一のボックス１２が自動車の車室に配設されていると共に、第二のボックス１６が自動車のエンジンルームのような大気中に配設されているものとする。また、収容空間３４に収容される保冷対象物５２は、特に限定されるものではなく、例えば食料品や電子機器、眼鏡、医薬品など、温度上昇が好ましくない物や温度上昇による腐敗や劣化、故障などが問題となる物とされる。
【００５５】
クーラーボックス１０は、初期状態において、第一のボックス１２の収容部３２の冷却層３６と、第二のボックス１６の冷媒保持層４２が、十分な量の冷媒５４を保持した状態とされている。冷媒５４は、本実施形態では水とされているが、例えば、水を含む混合液や各種の不凍液、オイルなどであっても良い。
【００５６】
そして、自動車が炎天下に駐車されるなどして車室内の温度が上昇すると、図２の右側に示すように、収容部３２の冷却層３６に保持された冷媒５４が気化（蒸発）して、水蒸気が第一のボックス１２の第一の空間１４内に放出されると共に、冷媒５４によって気化熱を奪われることで冷却層３６が冷却される。これにより、収容空間３４内の空気と保冷対象物５２が、冷却層３６に接して配された内側の表層３８を介して冷却されて、保冷対象物５２の温度上昇が抑制される。なお、本実施形態では、収容部３２の内面が冷却層３６および断熱層３７によって温度上昇を抑えられた保冷面５６とされており、保冷対象物５２が保冷面５６に接して配されている。
【００５７】
さらに、冷却層３６から気化した冷媒５４が放出される第一の空間１４は、気化熱によって温度が上昇して内圧が増大する。ここにおいて、連通路２０に設けられた流量調節バルブ５０の開度を調節して、第一の空間１４内の空気を第二のボックス１６の第二の空間１８へ適宜に移動させることで、第一の空間１４の過度な温度上昇を抑えると共に、第一の空間１４の水蒸気量が飽和水蒸気量に達するのを防いで、冷却層３６から第一の空間１４への冷媒５４の気化を持続的に生ぜしめることができる。その結果、収容部３２をより長時間に亘って冷却することができて、収容空間３４に収容された保冷対象物５２の温度上昇をより長時間に亘って抑制することができる。
【００５８】
なお、好適には、冷媒５４の気化による冷却効果を得る前に、換気バルブ４４を開放した状態で第二の空間１８を加熱手段４６によって温めて、或いは第二の空間１８を加熱手段４６によって温めた後に換気バルブ４４を開放して、第二の空間１８内の空気を、そこに存在している場合には気化した冷媒５４と共に、換気バルブ４４から排出した後、加熱手段４６による加熱を停止する工程を、予め実行しておく。更に、加熱手段４６による加熱を停止する際には、流量調節バルブ５０と換気バルブ４４の両方を閉じることが望ましい。これにより、第二の空間１８が減圧された状態となって、第一の空間１４の気化した冷媒５４が流量調節バルブ５０を開くことで第二の空間１８へ速やかに且つ持続的に吸引される。
【００５９】
さらに、本実施形態では、冷却層３６から気化した冷媒５４が第一の空間１４に放出されることから、気化した冷媒５４（水蒸気）が車室に排出されることはなく、車室内の水蒸気量が増すことに起因する結露などの不具合が回避される。また、第二の空間１８の壁部が優れた吸湿性を有する冷媒保持層４２を備えていることから、第一の空間１４から第二の空間１８へ気化した冷媒５４を多く含んだ空気が移動して第二の空間１８の水蒸気量が増加しても、第二の空間１８の温度低下に伴って冷媒５４が冷媒保持層４２に吸収されることにより、液相の冷媒５４が第二の空間１８に溜まるのを防ぐことができる。
【００６０】
一方、自動車の走行時には、車室内の温度が乗員にとって快適な温度に調節されることから、車室内に配設された収容部３２に収容される保冷対象物５２の温度上昇は問題になり難い。
【００６１】
また、走行時には、図２の左側に示すように、加熱手段４６によって第二のボックス１６の第二の空間１８が加熱される。これにより、仮に流量調節バルブ５０を開いておけば、或いは停車後に開くことで、第二の空間１８の内圧が上昇して、第二の空間１８内の空気が連通路２０を通じて第一の空間１４に移動することから、駐車時に第一の空間１４から第二の空間１８へ移動した冷媒５４が第一の空間１４に補給される。本実施形態では、第二のボックス１６の壁部の一部が冷媒保持層４２とされており、第二の空間１８を加熱手段４６で加熱することによって、冷媒保持層４２に保持された冷媒５４が気化して第二の空間１８に放出されることから、冷媒５４が第二の空間１８から第一の空間１４へ効率的に移動する。そして、高温高圧で略飽和状態とされた冷媒５４の蒸気が低温の第一の空間１４へ導き入れられることで、第一のボックス１２内で飽和蒸気量を超えて結露し、液相の冷媒５４が冷却層３６などに保持され得る。なお、連通路２０内での結露を抑えて冷媒５４のボックス１２，１６間での移動を効率化するために、連通路２０を断熱構造とすることが好ましい。
【００６２】
本実施形態のようにクーラーボックス１０を自動車で使用する場合には、例えば、通電によって熱を生じる電熱器を加熱手段４６として特別に設けることもできるし、走行時に熱を発するエンジンや高温になるエンジン冷却水の循環路の近傍などに第二のボックス１６を配することで、エンジンの排熱を加熱手段４６の熱源として利用することもできる。
【００６３】
第二の空間１８から第一の空間１４へ移動した冷媒５４は、駐車時に保持していた冷媒５４を放出した冷却層３６によって吸収されて保持される。これにより、冷却層３６は、十分な量の冷媒５４を保持した状態に復帰する。そして、自動車の駐車時に車室が高温になると、冷却層３６に保持された冷媒５４が気化して第一の空間１４へ再び放出されて、冷却層３６が気化熱を奪われることで冷却される。
【００６４】
なお、第二の空間１８から第一の空間１４への空気の移動は、例えば自動車のエンジンの始動によって速やかに開始されるようにしても良いが、車室内の温度の低下によって第一の空間１４の温度が低下してから開始されるようにしても良い。これによれば、加熱された空気が第二の空間１８から第一の空間１４へ移動しても、第一の空間１４の過度な温度上昇がより有利に防止される。尤も、例えば、第二の空間１８から第一の空間１４へ移動する空気が、連通路２０において十分に冷却される場合などには、第二の空間１８から第一の空間１４への空気の移動を速やかに開始して、冷却層３６の冷媒５４の補充を短時間で完了するようにしても良い。
【００６５】
また、駐車時において、車室外に配されて外気に接する第二のボックス１６は、加熱手段４６によって加熱された第二の空間１８の空気が外気によって冷却されて、第二の空間１８が空気の温度低下による収縮に伴って減圧される。これにより、第二の空間１８は、車室内で温められる第一の空間１４よりも内圧が低くなることから、第一の空間１４と第二の空間１８の内圧差によって第一の空間１４から第二の空間１８への空気の移動が生じて、気化した冷媒５４が第一の空間１４から第二の空間１８へ速やかに移動する。このように、第二のボックス１６の第二の空間１８が加熱手段４６による加熱後の冷却によって減圧されるようになっており、本実施形態の負圧源が第二のボックス１６と加熱手段４６によって構成されている。
【００６６】
以上のように、駐車時には、気化した冷媒５４が第一の空間１４から第二の空間１８へ移動せしめられることで、冷却層３６が長時間に亘って冷媒５４の気化によって冷却せしめられると共に、自動車の走行時には、冷却層３６から放出された冷媒５４が第二の空間１８から冷却層３６に補充される。従って、自動車に本実施形態のクーラーボックス１０を適用すれば、駐車開始から長時間に亘って冷却効果を持続的に得ることができると共に、走行状態と駐車状態を長期に亘って繰り返しても、駐車時の冷却効果を有効に得ることができる。
【００６７】
特に本実施形態では、収容空間３４に入れられた保冷対象物５２が保冷面５６に接していることから、保冷対象物５２は、冷却層３６の冷却による収容空間３４内の空気を介した冷却だけでなく、保冷面５６の冷却層３６による冷却によっても保冷される。
【００６８】
また、本実施形態では、第二の空間１８の温度を低下させることで負圧源が実現されていることから、第一の空間１４と連通路２０と第二の空間１８を外部から密閉することによって、冷媒５４の外部への逃げを最小限に抑えることもできる。そして、冷媒５４が第一の空間１４と第二の空間１８の間で移動することにより、冷却層３６において気化と補充を繰り返す冷媒５４の総量が保たれて、長期間に亘る保冷性能の安定化が図られ得る。
【００６９】
もっとも、第二の空間１８を換気バルブ４４によって大気中などの外部空間に開放可能とすることで、冷却効率の向上を図ることもできる。即ち、流量調節バルブ５０を閉じた状態で加熱手段４６による加熱で高圧とされた第二の空間１８内の空気の一部を、例えば自動車のエンジン等による過熱を停止する前に、換気バルブ４４を通じて外部空間に排出することにより、第二の空間１８の温度の低下によって減圧された状態において、第一の空間１４と第二の空間１８の内圧差をより大きくすることができて、第一の空間１４から第二の空間１８への冷媒５４を含む空気の移動がより有利に実現される。しかも、第二のボックス１６は、車室外に配設されていることから、第二の空間１８から換気バルブ４４を通じて高温多湿の空気が排出されたとしても、車室への影響が回避されて、車室内における結露や乗員の不快感などを防ぐことができる。
【００７０】
なお、換気バルブ４４によって第二の空間１８内の空気を排出する場合には、冷媒５４も同時に排出されることから、冷媒５４を第一の空間１４と第二の空間１８へ適宜に補充することが望ましく、例えば換気バルブ４４や別途に設けた給水口から冷媒５４を第二の空間１８へ供給することもできる。また、本実施形態では、冷媒５４が水であることから、外部へ排出する際に特別な処理などが不要であると共に、冷媒５４に接する各部材の侵食も他の液体を用いる場合に比して問題になり難い。
【００７１】
また、収容部３２の壁部が断熱層３７を備えていることにより、駐車中の車室内のように周囲の環境温度が大幅に上昇した際でも、収容空間３４内の冷却された空気の温度上昇が効率的に低減されて、収容空間３４に収容された保冷対象物５２の温度上昇をより効率的に抑制することができる。特に、断熱層３７が冷却層３６の内側に配置されていることにより、冷却層３６には第一の空間１４の熱が外側から伝達されて、冷却層３６における冷媒５４の気化が効果的に生ぜしめられる。
【００７２】
さらに、本実施形態では、連通路２０の連通と遮断の切替えや、連通路２０の実質的な通路断面積の調節が、流量調節バルブ５０によって可能とされていることから、連通路２０によって相互に連通された第一の空間１４と第二の空間１８の間で、気化した冷媒５４の移動を制御することができる。具体的には、例えば、加熱手段４６によって第二の空間１８を温めた後で、加熱手段４６を停止して第二の空間１８を冷却する際に、流量調節バルブ５０によって連通路２０を遮断することにより第二の空間１８を効率的に減圧し、また、流量調節バルブ５０を適当な開度で開くことによって、第一の空間１４から第二の空間１８への空気の移動量を調節することができる。
【００７３】
なお、図３には、本発明に係るクーラーボックス１０の第一のボックス１２を、実質的に開放空間とみなすことが可能な内部空間を備えた車室ボックス５８内に配設すると共に、車室ボックス５８を図示しない恒温槽内に配設して、恒温槽内の温度を約５０℃に調節した状態で、収容部３２の内部に設けられた収容空間３４の温度変化を測定した結果が示されている。図３の測定では、第一のボックス１２が恒温槽内に配されて約５０℃に加熱される一方、第二のボックス１６は恒温槽の外に配されている。また、第一のボックス１２の第一の空間１４と、第二のボックス１６の第二の空間１８と、それら空間１４，１８を相互に連通する連通路２０は、外部に対して密閉された閉鎖空間とされていると共に、収容空間３４を備える収容部３２は、第一の空間１４内に配設されている。
【００７４】
図３の測定結果によれば、収容空間３４の温度は、約７００分まで３０℃に維持された後で徐々に上昇して、測定開始から約１１００分で恒温槽の設定温度である５０℃まで上昇した。なお、測定開始前（図３中のＡ）において、第二のボックス１６を加熱手段４６によって加熱して、第二の空間１８を第一の空間１４よりも高圧とすることで、第二の空間１８の空気を第一の空間１４に移動させると共に、測定中（図３中のＢ〜Ｄ）は、加熱手段４６を停止した。
【００７５】
ここで、図３の測定結果で確認された温度変化は、例えば以下のように捉えることができる。即ち、先ず、測定開始前の図３中のＡでは、冷媒５４が冷却層３６によって保持されており、空気中の気化冷媒５４の量が少なくなっている。次に、測定開始後の図３中のＢでは、冷却層３６に保持された冷媒５４が第一の空間１４へ気化して冷却層３６が冷却されることから、収容空間３４の温度が略一定に保たれて、温度上昇が抑制される。ここで、Ｂでは、第二の空間１８が温度低下によって減圧されることで、第一の空間１４に気化した冷媒５４が第二の空間１８へ移動することから、第一の空間１４の蒸気量が飽和蒸気量に達することはなく、冷却層３６に保持された冷媒５４が第一の空間１４へ持続的に気化せしめられる。
【００７６】
その後、第二の空間１８が十分に冷却されて、第一の空間１４と第二の空間１８の圧力差がなくなると、第一の空間１４の蒸気量（湿度）が増加して、冷却層３６から第一の空間１４への冷媒５４の気化が抑制される（図３中のＣ）。これにより、収容空間３４の温度が徐々に上昇して、測定開始から約１１００分が経過した図３中のＤにおいて、恒温槽の設定温度と略同じ温度まで上昇した。
【００７７】
このように、本発明に係るクーラーボックス１０によれば、第一の空間１４内の気化冷媒５４を負圧源によって第二の空間１８へ移動させることによって、冷却層３６から第一の空間１４への冷媒５４の気化を長い時間に亘って持続的に生じさせることができて、収容空間３４の温度上昇を長時間に亘って防止できることが、実際の測定によっても確認された。
【００７８】
一方、図４には、第一のボックス１２と第二のボックス１６が連通路２０で連通された構造を有すると共に、負圧源が設けられていない場合について、図３と同様の測定を行った。図４の測定結果によれば、収容空間３４の温度は、測定開始から上昇し続けて、約１８０分で恒温槽の設定温度と略同じ温度になった。従って、図４に測定結果を示した態様では、図３に測定結果を示した態様よりも急激に温度が上昇することが確認でき、図３の実施例では図４の比較例に対して５倍以上の長い時間に亘って保冷効果が発揮されることを確認した。このような結果になった理由は、図４に測定結果を示した態様では、冷却層３６から気化した冷媒５４が狭い第一の空間１４内に留まることから、第一の空間１４内の水蒸気量が短時間で飽和水蒸気量に達して、冷却層３６から第一の空間１４への冷媒５４の気化が制限されたものと考えられる。
【００７９】
したがって、加熱手段４６を含んで構成された負圧源を備えた図３に示す本発明に係るクーラーボックス１０は、負圧源を持たない図４に示す態様に比して、優れた保冷効果を長時間に亘って持続的に発揮し得ることが、実際の測定によっても確認できた。
【００８０】
以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、本発明はその具体的な記載によって限定されない。例えば、冷却層３６と表層３８や断熱層３７と表層３８は、必ずしも接触状態で重ね合わされていなくても良く、重ね合わせ面間に隙間が形成されていても良い。なお、断熱層３７が要求強度を満たしており、通気性を有しない場合などであれば、表層３８は設けなくても良い。また、断熱層３７が要求強度を有しているが、遮水性や気密性に劣る場合などには、断熱層３７の表面を軟質フィルムなどからなる表層３８で被覆することも可能である。
【００８１】
また、前記実施形態では、第二の空間１８を備える第二のボックス１６と、第二の空間１８を加熱可能な加熱手段４６とによって負圧源が構成されているが、負圧源は、前記実施形態に示した構造に限定されるものではなく、第二の空間１８を減圧可能なものであれば良い。具体的には、例えば、図５に示す保冷装置としてのクーラーボックス７０のように、負圧源が負圧ポンプ７２によって構成されており、第一のボックス１２の第一の空間１４と負圧ポンプ７２が連通路２０を通じて連通されて、第一の空間１４の空気を負圧ポンプ７２によって吸引して、例えば別のボックスや大気中などの外部に排出可能とすることもできる。なお、図５と後述する図６において、前記実施形態と実質的に同一の部材および部位については、図中に同一の符号を付すことで説明を省略する。
【００８２】
また、前記実施形態では、保冷装置として、収容空間３４に収容された保冷対象物５２の温度上昇を低減するクーラーボックス１０が例示されているが、保冷装置は、内部に収容された保冷対象物５２の温度上昇を抑制するものに限定されない。具体的には、例えば、図６に示す保冷装置８０のように、箱状で内部に第一の空間８４を備える第一のボックス８２を有していると共に、第一のボックス８２が周壁の一部に冷却層３６を備えており、第一のボックス８２の周壁において、冷却層３６の外周側に位置する外周面が冷却層３６の熱を伝達する保冷面８６とされていると共に、冷却層３６の内周側を覆う部分には貫通孔３９が形成されて、冷却層３６が貫通孔３９を通じて第一の空間１４に露出している。
【００８３】
このような図６に従う構造の保冷装置８０によれば、第一のボックス８２の外周面に設けられた保冷面８６に対して、保冷対象物５２を貼り付けるなどして重ね合わせることにより、冷媒５４の気化による保冷面８６の冷却によって保冷対象物５２の温度上昇が抑制される。要するに、本実施形態では、保冷対象物５２の周囲の空気が冷却されると共に、保冷対象物５２に接する面が冷却されることにより、保冷対象物５２が直接的に冷却されるようになっている。
【００８４】
なお、図６の保冷装置８０では、第二のボックス１６の換気バルブ４４が省略されており、第一の空間１４と連通路２０と第二の空間１８が外部から密閉された閉鎖空間とされている。特に図６の態様では、保冷対象物５２の出し入れが不要であることから、閉鎖空間を優れた密閉性をもって形成することができる。尤も、第一の空間１４と連通路２０と第二の空間１８が閉鎖空間として形成される場合でも、かかる閉鎖空間へ冷媒５４を注入したり、必要に応じて補充可能とするための密閉可能な供給口は適宜に設けることができる。
【００８５】
また、第一および第二のボックス１２，１６内に冷媒５４が液体として存在していても良く、例えば第二のボックス１６の冷媒保持層４２は必須ではない。
【００８６】
前記実施形態では、本発明に係る保冷装置を自動車の車室において使用する場合について説明したが、保冷装置は、保冷対象物の温度上昇が懸念される任意の場所で使用することが可能であり、例えば夏場の屋外において保冷対象物を保冷するために使用することもできる。また、第一，第二のボックスは独立した構造体である必要はなく、例えば第一のボックスの壁部を自動車の内装パネルなどを利用して形成しても良い。
【符号の説明】
【００８７】
１０，７０：クーラーボックス（保冷装置）、１２，８２：第一のボックス、１４，８４：第一の空間、１６：第二のボックス（負圧源）、１８：第二の空間（負圧源）、２０：連通路、３２：収容部、３４：収容空間、３６：冷却層、４２：冷媒保持層、４４：換気バルブ、４６：加熱手段（減圧手段，負圧源）、５０：流量調節バルブ（通路切替バルブ）、５２：保冷対象物、５４：冷媒、７２：負圧ポンプ（負圧源）、８０：保冷装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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