(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業者が作業する室内又は屋内の特定領域において冷却目的物の周囲の局所を、室内又は屋内の環境温度以下に冷却するため、上記冷却目的物から離れた場所に配置され、かつ、上記冷却目的物よりも低温に維持された冷却源物体と、この冷却源物体の冷却面を上記冷却目的物に向けて露出させた、赤外反射材を内壁面とするボックスを設けることにより、遠赤外線放射・吸収が主体とする熱移動によって、該冷却目的物の温度上昇を防止しつつ、所定温度に維持し、該目的物近傍の作業者から入射する熱放射を排除する、
ことを特徴とする局所冷却方法。
【請求項２】
上記冷却源物体が、上記冷却しようとする冷却目的物の上方もしくは斜め上方に配置されている、
請求項１記載の局所冷却方法。
【請求項３】
上記冷却源物体が、所定の面積を有する電磁放射・吸収体（赤外放射・吸収体）である、
請求項１記載の局所冷却方法。
【請求項４】
上記冷却目的物が、人体、動植物、食品及び水溶液、無機化合物、岩石鉱物、陶磁器、セラミックス、有機化合物、木材、繊維、油脂、金属酸化物などの固有の赤外放射率を有する物体である、
請求項１記載の局所冷却方法。
【請求項５】
周囲環境内の特定領域を連続的に移動する移動装置上に上記冷却目的物が配置され、上記冷却源物体は、上記冷却目的物の移動領域の上方もしくは斜め上方に遠隔配置されている、
請求項１記載の局所冷却方法。
【請求項６】
上記冷却源物体が、無機化合物、岩石鉱物、陶磁器、セラミックス、有機化合物、木材、繊維、油脂、金属酸化物、氷雪など、固有の赤外放射率を有する物質であり、低温固体、低温気体もしくは低温液体などの冷媒によって冷却されることで所定の温度に維持される、
請求項１記載の局所冷却方法。
【請求項７】
上記冷却源物体が、該冷却源物体を周囲環境温度よりも低い所定温度を維持するのに必要な放熱量を吸収するために必要な赤外放射・吸収面積を有し、かつ、所定の低温に維持される、
請求項１記載の局所冷却方法。
【請求項８】
上記冷却目的物と、該冷却目的物と対面する周囲の物体との間で行われる赤外放射・吸収を特定の領域に限定し、かつ、該冷却目的物の周囲の空気対流による熱移動を極小化するため、上記冷却目的物から離れた場所に配置され、かつ、該冷却目的物よりも低温に維持される物体の周知近傍に電磁放射・吸収の指向性もしくは方向性を制御するための赤外放射もしくは反射材を配置する、
請求項１記載の局所冷却方法。
【請求項９】
作業者が作業する室内又は屋内の特定領域において冷却目的物の周囲の局所を、室内又は屋内の環境温度以下に冷却するための装置であって、
上記冷却目的物から離れた場所に配置され、かつ、上記冷却目的物よりも低温に維持された冷却源物体と、
上記冷却源物体の冷却面を上記冷却目的物に向けて露出させた、赤外反射材を内壁面とするボックスとを有する、ことにより、遠赤外線放射・吸収が主体とする熱移動によって、該冷却目的物の温度上昇を防止しつつ、所定温度に維持し、該目的物近傍の作業者から入射する熱放射を排除する、
ことを特徴とする局所冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠赤外線放射物質間での熱放射・吸収現象を利用して局所的に特定の領域内および該領域内にある物体を周囲環境温度より低温に冷却維持する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特定の温度環境下にある物体を環境温度より低温に冷却維持するためのこれまでの技術は、該環境温度より低くかつ目的物Ａを冷却維持しようとする温度以下の低温個体Ｂと直接接触させ、ＡからＢへの熱移動によって冷却する伝導伝熱方式と、目的物Ａを冷却維持しようとする温度より低い温度の気体Ｃまたは液体Ｄを目的物Ａと直接もしくは間接的に接触させ、ＡからＣもしくはＤへの熱移動によって冷却する対流伝熱方式が主として用いられてきた。
【０００３】
伝熱方式にはこれらの他に空間を隔てた複数の物体間の温度差に基づく熱放射の差によって空間を隔てて熱移動が起こる放射伝熱方式がある。放射伝熱方式はたとえば太陽光による地球表面や地上にある物体の加熱や、夜間における宇宙空間への熱放射による地球表面の冷却など、自然現象においても事例が見られる。人為的な例としては古くから行われてきたたき火やストーブ、暖炉など暖房を目的としたものや、目的物から離れた高温物体からの熱放射によって目的物を加熱する放射加熱方式の事例が人体、食品、材料などの加熱方法が数多く考案され実施されてきた。その一方で人体や物体の冷却に熱放射方式を用いた事例は、室内空間における冷房において冷気対流方式との併用で実施されて来た以外には事例が非常に少ない。この理由としては、シュテファン＝ボルツマンの法則により、熱放射によって高温側物体から低温側物体に向かって移動する熱量がそれぞれの絶対温度の４乗に比例することから、冷却を必要とする低温度域では放射熱自体が小さく、常温以下の温度域では両者の温度差を大きくすることが困難なために他の伝熱方式に比べて冷却効果が期待できないとされてきたためと考えられる。
【０００４】
室内空間の冷房技術においても冷空気の強制対流による熱エネルギーの移動、あるいは、外部から冷風を室内に供給して室内の空気を対流させることによる熱エネルギーの移動を利用した空気調和方式（エアコン）が圧倒的に普及している。食品や各種材料の冷却もしくは低温保存においても周囲環境から断熱壁で閉じられた空間内で氷やドライアイスなどの低温固体、水、アンモニア、フレオン、ブラインなどの低温流体との熱交換により冷却された空気との対流伝熱方式を利用した冷蔵庫もしくは冷凍庫が実施形態のほとんどを占めている。一方解放空間における冷却では前述した地球表面から宇宙空間への放射冷却などの自然現象を除けば、氷雪や冷水もしくは人為的に冷却された低温体と目的物との直接接触による伝導伝熱かもしくは冷却された空気などの気体もしくは冷水などの流体との対流伝熱方式によるものしかなかった。
【０００５】
最近、本件発明者らは、同一もしくは特定の遠赤外線放射物質間でなされる遠赤外線の放射・吸収現象を利用することにより、室内空間における壁、天井などの室内壁面構成部材と冷却源との間で極めて効率的な熱エネルギーの移動を実現することにより、室内空気の対流を利用していたこれまでの技術に比べて格段にエネルギー効率的な冷房ができる室内環境調整システムを考案した（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００６】
前記の新しい室内環境調整システムでは、遠赤外線を放射・吸収する性質が顕著な特定の同一物質間での放射・吸収を介したエネルギー移動が高い熱効率で行われる原理を利用している。ここでの同一物質とは、分子レベルで同一である物質をいい、分子とは、化学結合により結合された原子の集団を意味し、通常の化合物分子のほか例えば天然石材を構成する鉱物の結晶なども含まれる。
【０００７】
先行技術の室内環境調整システムにおける冷房は、遠赤外線を放射・吸収する性質を示す同一もしくは特定の物質間での放射・吸収を介したエネルギー移動を行うことにより、室内環境の調整（快適さの実現と維持）をしている。この発明以前においても放射伝熱方式による室内空間の冷房技術は存在したが、高温側温度が27〜32℃、低温側温度が7〜12℃、両者の温度差が15〜25℃という環境条件下で快適な冷房効果を実現できるだけの放射熱移動量を得ることができず、無理に低温側温度を下げれば結露、着霜、結氷などの問題が生ずるため、冷気対流方式との併用による以外には十分な冷房効果を得ることができなかった。これに対して先行技術では、波長に対する放射率の特性が同じである同一物質もしくは放射特性がきわめて類似した特定の物質を使用することで、極めて高い効率（理想的条件下では100％）の熱エネルギー移動が可能となり、不快さを伴う冷気対流方式との併用をせずに快適な冷房効果が実現できたのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４４２２７８３号公報
【特許文献２】特開２０１０−０９５９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記先行技術の室内環境調整システムにおける冷房効果は高温側26〜32℃、低温側7〜12℃、温度差が14〜25℃の温度環境下で実現できたものである。一方本発明が目標とする冷却維持目的物の維持目標温度は、たとえば生鮮食品の加工処理時における品質劣化を抑止することが目的であれば一般的に４〜5℃（食品保存基準温度以下）であり、この場合の加工処理室内の環境温度は10〜20℃であり、両者の温度差は5〜15℃と通常の室内環境よりもさらに10℃以上低温側にシフトしている。さらに通常の居室における空間容積は200〜300m３であるのに対して食品加工を行う工場建屋内の空間容積はその数倍から数十倍以上と大きく、その温度環境下における狭小の領域にある少量の目的物を冷却維持するための周囲環境による熱負荷が非常に大きくなるだけでなく、工場内を食品保存基準温度以下にしてしまうと、作業者が快適に作業できず作業効率にも悪影響が出てしまう。
したがって、目的物に対して一定の空間距離を設けて配置される低温側物体が環境温度から目的物への熱流入に抗して目的物の温度を低下させ、かつ所定の温度に維持するには、用いる冷却熱源とこれを包摂する構造体の材質と温度、構造と熱放射特性に関して格別の配慮が必要となる。
【００１０】
本発明は、周囲環境が広い屋内や工場内など、冷却を目的とする物体に対する周囲からの熱流入が大きな環境下において、特定の領域（局所領域）あるいは該領域にある目的物だけを限定的に周囲環境温度よりも低い温度に冷却維持し、冷却室内の壁や天井などの環境部材（以下、「環境部材」という）と冷却目的物および低温物体が同一の遠赤外線放射物質でなくとも目的物の冷却維持を有効に行える、局所冷却方法及び装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の一つの観点にかかる局所冷却装置は、室内又は屋内の特定領域にある冷却目的物を周囲の環境温度以下に冷却するため、上記冷却目的物から離れた場所に配置され、かつ、上記冷却目的物よりも低温に維持された冷却源物体により、遠赤外線放射・吸収が主体とする熱移動によって、該冷却目的物の温度上昇を防止しつつ、所定温度に維持する、ことを特徴とする。
【００１２】
上記冷却源物体は、上記冷却しようとする冷却目的物の上方もしくは斜め上方に配置されていてもよい。
【００１３】
上記冷却源物体は、所定の面積を有する電磁放射・吸収体（赤外放射・吸収体）であってもよい。
【００１４】
上記冷却目的物が、人体、動植物、食品及び水溶液、無機化合物、岩石鉱物、陶磁器、セラミックス、有機化合物、木材、繊維、油脂、金属酸化物などのうちの、１つ又はいずれかの組み合わせた固有の赤外放射率を有する物体であってもよい。
【００１５】
周囲環境内の特定領域を連続的に移動する移動装置上に上記冷却目的物が配置される場合、上記冷却源物体は、上記冷却目的物の移動領域の上方もしくは斜め上方に遠隔配置されていてもよい。
【００１６】
上記冷却源物体が、無機化合物、岩石鉱物、陶磁器、セラミックス、有機化合物、木材、繊維、油脂、金属酸化物など、固有の赤外放射率を有する物質であり、低温固体、低温気体もしくは低温液体又は氷雪などのうちの、１つ又はいずれかを組み合わせた冷媒によって冷却されることで所定の温度に維持されてもよい。
【００１７】
上記冷却源物体が、該冷却源物体を周囲環境温度よりも低い所定温度を維持するのに必要な放熱量を吸収するために必要な赤外放射・吸収面積を有し、かつ、所定の低温に維持されてもよい。
【００１８】
上記冷却目的物と、該冷却目的物と対面する周囲の物体との間で行われる赤外放射・吸収を特定の領域に限定し、かつ、該冷却目的物の周囲の空気対流による熱移動を極小化するため、上記冷却目的物から離れた場所に配置され、かつ、該冷却目的物よりも低温に維持される物体の周知近傍に電磁放射・吸収の指向性もしくは方向性を制御するための赤外放射もしくは反射材を配置してもよい。
【００１９】
本発明の一つの観点にかかる局所冷却方法は、室内又は屋内の特定領域にある冷却目的物を周囲の環境温度以下に冷却するため、上記冷却目的物から離れた場所に配置され、かつ、上記冷却目的物よりも低温に維持された冷却源物体により、遠赤外線放射・吸収が主体とする熱移動によって、該冷却目的物の温度上昇を防止しつつ、所定温度に維持することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、屋内の特定領域にある目的物を周囲の環境温度以下の目標温度にまで冷却したり、環境温度よりも低い温度で特定領域に持ち込まれた目的物が周囲環境からの空気対流や熱放射によって温度が上昇するのを防ぎ、初期の温度を維持するかあるいはそれ以下の温度にまで冷却するために目的物からの熱放射を効率的に吸収して温度上昇を抑え、目的物を周囲の環境温度より低い温度に維持することができる。
【００２１】
目的物の熱放射を効率よく、かつ、瞬時に吸収できるフィン構造を有する冷却熱源と該冷却熱源を目的物の方向にだけ開放部を有する函体内部に収納したボックスを目的物の上方または斜め上方に配置することで、周囲環境から目的物およびその近傍に流入する熱を瞬時に吸収し排除する。本実施形態では、広い屋内環境の中で目的物のある特定領域だけが遠赤外放射による瞬時に行われる熱移動を利用するため、従来から行われて来た低温空気やガス、液体又は固体の冷媒との直接接触や対流によって目的物を冷却する方法に比べて極めて効率的かつ短時間に行える。しかも目的物のごく近傍だけが冷却対象であるから、近傍で作業する人や物への冷却作用はないので環境が悪化することはない。
【００２２】
また、周囲の環境温度より低い温度（例えば、食品保存基準温度）で維持され続けないと著しい品質の低下を招く生鮮食品などに対して工場内で一時的に処理を行う工程などで特に効果を発揮する。
【００２３】
同様に、製造工程上での一時的な温度上昇が製品の品質低下につながる場合や屋内外を問わず劣悪な高温環境下にいる人の周囲だけを限定的に冷房して快適性を保つための有効手段にもなり得る。また、農業や果樹栽培用の広い温室内で一時的に特定領域の作物温度だけを下げたい場合など、冷風の吹き付けによる隣接領域への悪影響がない局所冷却が実現できる。以上のように本発明は産業上、民生上のいずれにおいても広い区域内の特定領域だけを限定的に冷却することができ、エネルギー効率の高さ、迅速性、制御性、安定性、安全性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施例にかかる冷却装置の斜視図。
【図２】第１の実施例にかかる冷却装置の側面断面図。
【図３】第１の実施例にかかる冷却装置の内部透視図。
【図４】第１の実施例にかかるフィンユニット斜視図。
【図５】第１の実施例にかかる冷却装置による温度変化を表したグラフ。
【図６】第１の実施例にかかる冷却装置による温度変化量（温度差）を表したグラフ。
【図７】本発明にかかる第２の実施例にかかる冷却装置の内部透視図。
【図８】本発明にかかる第３の実施例にかかる冷却装置の斜視図。
【図９】第３の実施例にかかる冷却装置による温度変化を表したグラフ。
【図１０】第３の実施例にかかる冷却装置による温度変化量（温度差）を表した別のグラフ。
【図１１】対面する２面間における温度差別放射エネルギー移動量をあらわした表。
【図１２】対面する２面間における温度差別放射エネルギー移動量をあらわした別の表。
【図１３】第２の実施例にかかる冷却装置による温度変化を表したグラフ。
【図１４】第２の実施例にかかる冷却装置による温度変化量（温度差）を表した別の
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本実施形態の局所冷却方法及び装置は、屋内の壁や天井などの環境構成部材と、該環境部材および屋内の特定領域にある冷却目的物との間で遠赤外線の放射・吸収による熱エネルギーの授受を行う低温冷却源とで、異なる遠赤外線放射物質を使用する。本実施形態の装置は、本願発明者らにより特許文献１、２に開示された室内環境調整システムと同様に、室内環境構成部材（内壁面）と冷却目的物および低温冷却源の冷却面および、該低温冷却源を包含する構造体の内壁面との間の遠赤外線の放射・吸収による熱エネルギーの授受を利用している。
しかし、本実施形態では、屋外、屋内および室内環境構成部材と冷却目的物および低温冷却源の冷却面および、該低温冷却源を包含する構造体の内壁面材とで同一の遠赤外線放射物質を使用するのでなく、異なる遠赤外線放射物質であっても使用することができる。
【００２６】
本実施形態における冷却目的物は、たとえば水、飲料、野菜、果物、魚介・畜肉、食品類、金属酸化物類、ガラス、陶磁器、セラミックス、樹脂類など、室内面構成部材（環境部材）や低温冷却源の冷却面とで同一の遠赤外線放射物質を使用できない場合においても目的物を効果的に冷却するため、次の要件を満たすことにより、異種の遠赤外線放射物質を用いた冷却装置を提供する。
（１）異種の遠赤外線放射物質をそれぞれ含む材料からなる低温冷却源の冷却面と冷却しようとする目的物の表面において、双方の材料の放射率が可及的に高く、４．５〜２０μｍの波長範囲内での積分放射率が０．７０以上であること、ならびに
（２）上記双方の材料は、本装置の作動温度域（−30℃〜常温）で共有する波長領域ができるだけ多いこと。具体的には、異種の遠赤外線放射物質をそれぞれ含む材料からなる、低温冷却源の冷却面と冷却目的物の、本装置の作動温度域での常温域分光放射スペクトル（波長４．５〜２０μｍ）上での重複共有領域が黒体放射の６０％以上であること；
（３）低温冷却源の冷却面は冷却しようとする目的物や環境部材の表面温度よりも可及的に低温に維持されかつ目的物や環境部材との温度差に基づいて冷却面に流入する放射熱量に抗して目的物を目標温度以下の低温に維持するのに必要十分な表面積を有すること、
必要十分な表面積を求めるため、対面する２面間における温度差別放射エネルギー移動量を図１１、図１２に示す。図１１、図１２では縦軸に１面のＡ面の温度、横軸に対面する他面Ｂ面の温度を示し、Ａ，Ｂ面の放射率＝０．９０として、そのエネルギー移動量（Ｋｗ／ｍ２・Ｈ）をあらわしている。この表に基づいて、エネルギー移動量を割り出し、それに応じて必要十分な表面積を増大させる。
（４）低温冷却源の冷却面（すなわち熱吸収面）および該低温冷却源を内包する冷却装置の内壁面は遠赤外吸収側であり、目的物が遠赤外放射側となる一方、屋外における外気、屋内における床、天井、壁、間仕切りなどの環境構成部材や人の表面は低温冷却源、冷却装置の内壁面、目的物のいずれに対しても高温側すなわち遠赤外放射側となる。これらの環境温度は常に冷却目的物の管理目標温度より高いため、冷却熱源や冷却装置内壁との温度差が目的物との温度差より大きいので冷却源に対する熱負荷が大きな障害となる。これらの環境放射が冷却装置内に入射するのをできるだけ排除するために遠赤外放射が電磁波すなわち光である本質を考慮して外気、壁、天井、人、家具調度品などの環境構成部材による環境放射が冷却器内の低温冷却源に到達しないよう低温冷却源および冷却器の周囲に遮蔽物や赤外反射材を内壁面とするボックスを設けることが必要である。
【００２７】
これを実現するための構成としては、以下のものがある。
まず、図１〜３に示すように、冷却目的物に向けて低温冷却源の冷却面を露出させ、その冷却面を特定の遠赤外線放射物質を含む材料で構成し、目的物の上方または、斜め上方に所定の距離をおいて配置する。
【００２８】
低温冷却源は、図３、図４に示すように、内部に形成した流路に液体もしくは気体の冷却媒体を流すことにより冷却面を冷却する装置であり、遠赤外線放射物質を含む材料の4.5〜20μｍの波長範囲内での積分放射率は0.70以上となっている。
この低温冷却源としては、無機化合物、岩石鉱物、陶磁器、セラミックス、有機化合物、木材、繊維、油脂、金属酸化物、氷雪など、固有の赤外放射率を有する物質で構成することができる。
また、冷却目的物は、人体、動植物、食品及び水溶液、無機化合物、岩石鉱物、陶磁器、セラミックス、有機化合物、木材、繊維、油脂、金属酸化物などの固有の赤外放射率を有する物体である。
【００２９】
冷却目的物の上方（図１）または斜め上方（図８）に配置される低温冷却源の冷却面の内部には、可及的に低温に維持された冷却媒体の流路が形成されている。これにより冷却目的物や環境部材から冷却面に吸収される放射熱を速やかに持ち去り、冷却面を所定の温度に維持する。
低温冷却源の冷却面の下方（図１）又は斜め下方（図８）の特定領域（点Ａ〜Ｄを含む二点鎖線で示した下方領域）にある目的物を周囲環境温度より低い所定の温度に維持するため、冷却目的物からの熱放射に加えて周囲環境から低温冷却源へ流入する熱量を低温冷却源の冷却面が吸収するために必要十分な温度差と吸収面積を確保する。一方低温冷却源の下方又は斜め下方の特定領域にある目的物からの遠赤外放射熱を選択的に吸収し、該目的物以外の環境部材からの遠赤外放射熱の吸収をできるだけ少なくするために、該冷却源の下方もしくは斜め下方に対する開放断面積を限定したボックス構造となっている（図１〜３、図７、図８参照）。
【００３０】
このように限られた断面積を有する低温冷却源の周囲空間内で冷却目的物からの熱放射を必要十分に吸収できる低温冷却源の形状と構造には必要十分な放射吸収面積を確保するために特別の配慮が必要となる。すなわち該低温冷却源は、図４に示すように低温の冷媒を通す円管の外周に複数のフィンを備えた構造のフィンユニットとする。
【００３１】
低温冷却源の下方または斜め下方に向けての解放断面積が限定される一方で目的物の冷却に必要十分な低温冷却源の面積を有する複数本のフィンユニットを配置するためには、該フィンユニットを図７に示すように複数段に分けて配置し、かつ、これら複数のフィンユニット群の作用が特定領域の冷却目的物のみに有効に作用し、特定領域以外の方向にある環境材との放射吸収作用を可及的に排除できるようにフィンユニット群の上方と側面に遠赤外反射材又は遠赤外放射材を内壁面とするボックスを配置する。
【００３２】
フィンユニットの周囲を遠赤外反射材又は、遠赤外放射材で適正な長さと開放角度の内壁面とするボックスで囲み、このボックスの外側に必要十分な厚みの断熱材が配置されている。これにより、下方又は斜め下方にある冷却目的物からの熱放射を選択的に導入するとともに、該目的物の近傍で作業する人や周囲環境部材からフィンユニットに入射する熱放射を効果的に排除することができる。
【００３３】
低温冷却源となるフィンユニットの円管入口部には、該フィンユニットの近傍に設置される冷媒冷却装置で可及的に冷却された液体もしくは気体の冷媒が配管を通して供給されるようになっている。これにより、フィンユニットの下方又は斜め下方にある冷却目的物および近傍の作業者ならびに周囲の環境材からフィンユニットに導入される遠赤外放射熱を吸収して温度が上昇した後にフィンユニットの出口部に到達する冷媒が配管を通して冷媒冷却装置に戻るようになっている。
【００３４】
＜作用＞
ここで、冷却しようとする目的物の初期温度をＴ０ob℃、重量をＷob、表面積をＳob、比熱をＳobとし、該目的物の周囲の環境温度をＴs℃とする。何らかの保冷装置内で初期温度Ｔob℃に保持されていた目的物がより高温の周囲環境内に置かれた直後から室内環境温度Ｔs℃の空気や目的物を取り囲む壁、天井、窓、および作業者など、目的物よりも高温の環境構成部材からの対流熱や放射熱が目的物に流入しはじめ、目的物の温度は上昇を始める。目的物と、環境構成部材及び空気中の湿分の熱容量差は非常に大きいのが一般的であるので目的物の温度は一定の時間後には環境温度に到達する。
【００３５】
このとき単位時間内に周囲環境から目的物に流入する熱量は、目的物の初期温度の上昇速度から知ることができる。すなわち目的物の初期熱容量Ｈ0obは、以下の通りとなる。
Ｈ0ob＝Ｓob×Ｗob×Ｔ0ob
周囲環境内に置かれてから1分後の熱容量がＨ1obまで増加したとすれば、この間の目的物の温度を初期温度Ｔ0obのままに維持するためには１分間に  Ｈ1ob-Ｈ0ob  だけの熱量を目的物から取り去ることが必要となる。ここで目的物の単位面積あたりの放射エネルギーの増加量は以下の通りとなる。
5.67 x 10-12 x ε x [T1ob4 −T0ob4]  (w/cm2)
ここにεは目的物の当該温度における放射率である。０℃から２０℃程度の常温域で目的物に出入する熱量は自然対流伝熱と放射伝熱とがほぼ同レベルである。したがって目的物の温度上昇に伴う熱量変化をすべて放射によって抑止するには目的物で観測される放射エネルギー変化量の2倍程度の放射冷却熱源が必要となる。
【００３６】
以上の原理に基づいて初期温度より高い温度環境内におかれた一定量の目的物を初期温度と同等レベルもしくは許容温度範囲内に維持するために必要な放射熱移動のための冷却熱源の設計がなされる。
【実施例】
【００３７】
図１〜４を参照して、本発明にかかる第１の実施例について説明する。
本実施例では、図１及び図２に示すように、本実施例にかかる低温冷却装置は、低温冷却源としての一又は複数のフィンユニット１と、遠赤外反射材又は遠赤外放射材としての冷却ボックス２を有している。
図１の例では、冷却目的物として、Ａ〜Ｄの位置にある食品がベルトコンベア３により、周囲環境内の特定領域を連続的に移動するようになっており、そのベルトコンベア３上の冷却面（図示二点鎖線で囲われた面）上に置かれており、この冷却面の真上に低温冷却装置が配置される構成となっている。
【００３８】
フィンユニット１は、熱放射型フィン付きアルミニウム管（本例では、外径２３ｍｍ、内径１９ｍｍ、長さ１，２００ｍｍ）４本を連結した構造となっている。
フィンユニット１は、図４に示すように、低温冷却源を構成し、その内部には流路に液体もしくは気体の冷却媒体を流すための円管１１が形成され、この円管１１の表面から放射状にフィン１２が延び出して形成されることで、その表面積が大きくなるように構成されている。またフィンユニット１１は、円管１１に冷却媒体が流れることで、その表面に空気中の水分が凍りついて氷雪が形成されるが、氷雪が形成された状態で冷却源を構成することができる。
【００３９】
図４の例では、フィンユニット１は上下左右にそれぞれ伸びだした４枚のフィン１２で構成されている。これにより、冷却目的物を目標温度以下の低温に維持するに必要十分な表面積を確保することができる。
このフィンユニット１は、冷却面を冷却する冷却源であり、遠赤外線放射物質を含む材料の4.5〜20μｍの波長範囲内での積分放射率は0.70以上となっている。
この例は、図３に示すように、２本のフィンユニット１が冷却面に対して平行に取り付けられることで、一つの冷却源を構成している。
【００４０】
冷却ボックス２（図３）は、フィンユニット１を囲う中空箱状に形成され、その冷却面に対面する下面に開口が形成されている。
本例では、冷却ボックス２は、フィンユニット１の上部および側面を、内面をアルミニウム箔で覆った厚さ７５ｍｍの発泡ウレタン断熱材で囲むことで構成されており、その下端２００ｍｍで底部を解放断面とした冷却ボックス２が真下に向けて設置されている。
【００４１】
この状態で、円管１１（図４）に冷媒を循環させて上記フィンユニット１全体を冷却する。この状態で、冷却面のベルトコンベア３（図１）を動作させ、図示しない冷蔵設備から搬出した食品の計量・包装等の作業を冷却面で行う。
【００４２】
この際のそれぞれの冷却面上の点Ａ〜Ｄ、及び冷却面にない室内環境下のある地点Ｒのそれぞれに食品を置いた場合の温度変化を図５、図６に示す。
図５の例は、試料としてトマト生１／８切片の表面下０．５ｍｍ、冷却装置の下端から試料までの距離３００ｍｍ、フィンユニット１の表面温度−１０．５℃、冷却開始前の試料の温度４．０℃、作業室内温度１４．５℃の条件で試験を行った際のデータである。
図６の例は、冷却開始時点からの各点においた食品の温度変化（温度差）を示したものである。
【００４３】
図５から、室内環境下の地点Ｒは、時間が経過するに応じて温度が上昇していくが、冷却面上の点Ａ〜Ｄはその温度は６℃以下に保持されている。同様に図６から、冷蔵庫内から取り出された食品は、室内環境下の地点Ｒでは、約２０分放置することで５℃上昇したが、冷却面Ａ〜Ｄに置かれたいずれの食品も温度上昇が２℃以下に保持された状態となっている。
【００４４】
このように、第１の実施例によれば、フィンユニット１の熱吸収面およびこれを内包する冷却装置の内壁面は遠赤外吸収側、冷却面及び目的物である食品が遠赤外放射側となり、熱放射により目的物等が冷却される。あわせて、目的物の真上に冷却装置が配置されているため、冷気の自然対流によっても目的物は冷却され、より効率的な冷却ができる。
これにより、冷却面及び冷却面上の食品が低温状態で保持されるため、その間に作業を行うことができる。また冷却面だけ局所的に冷却することができるので、効率よく、また作業者がいる室内環境下に対しては影響がごく少ないため、作業者は快適な室内空間で作業を行うことができる。
【００４５】
次に、第２の実施例について図７を参照して説明する。
第１の実施例は、フィンユニット１を平行に１段設けただけであったが、冷却源の表面積を増やすため、これを図７に示すように多段（図示の例では、上下２段）に構成した例である。この例は、側面から見て千鳥状に上段のフィンユニット１と下段のフィンユニット１が位置しており、上段側に平行に３本のフィンユニット１を配置し、この上段のフィンユニット１の間に下段のフィンユニット１を平行に２本配置し、合計５本のフィンユニット１を配置した例を示す。  その他の構成については第１の実施例と同様である。
図１３、図１４は、第２の実施例における実験結果を示したグラフである。図１３において、試料としてトマト生１／８切片を用い、冷却装置の下端から試料までの距離２９０ｍｍ、作業室内温度１４．７℃、湿度６６％の条件で試験を行った際のデータを示す。図１４は冷却開始後の温度変化量（温度差）を示したものである。
このように、多段に構成することで冷却源の冷却面の面積を増やすことができ、限られたスペースであっても、より低温な局所的冷却を実現することができる。
【００４６】
次に第３の実施例について図８を参照して説明する。
第３の実施例は、ボックス２を水平面からθ＝３０度傾けて、冷却面の斜め上方に配置した例であり、その他の構成は第１の実施例と同様である。このようにボックス２を傾け冷却面の斜め上方に配置することで、冷却面に対して冷気の対流による影響が少なく、熱放射主体で目的物の冷却を行うことができる。
【００４７】
図９は、第３の実施例における実験結果を示したグラフである。図９において、試料としてトマト生１／８切片の表面下０．５ｍｍ、冷却装置の下端から試料までの距離３５０ｍｍ、フィンユニット１の表面温度−１０．５℃、冷却開始前の試料の温度４．５℃、作業室内温度１４．７℃の条件で試験を行った際のデータを示す。図１０は冷却開始後の温度変化量（温度差）を示したものである。
本実施例では冷却装置の斜め上方、すなわち冷却装置から降下する冷気による対流の影響を受けない場所に置かれた試料についても明らかな冷却効果が認められ、遠赤外放射と吸収現象による放射冷却効果だけであっても冷却を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、局所的な冷却に好適な技術であって、特に工場内などで生鮮食品や野菜、冷凍・冷蔵食品などの計量、パッケージを行う際にその作業を行うエリアだけを低温に維持したまま作業を行うために最適な技術である。
【符号の説明】
【００４９】
１      フィンユニット（冷却源）
２      冷却ボックス
３      ベルトコンベア
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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