(57)【要約】  食品、飲料又はワクチン等の物体を冷却するための装置は、少なくとも二つのリザーバと、リザーバの一方に収容される流体を冷却するための冷却デバイスと、リザーバそれぞれの上方領域間の熱移動領域とを備える。熱移動領域は、一方のリザーバ内の流体の冷却が他方のリザーバ内の流体の冷却をもたらすように、これらリザーバに収容される流体間の熱移動を許容する。
2015512022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
第１及び第２流体リザーバと、
第１及び第２流体リザーバそれぞれの上方領域間に配置された熱移動領域とを備え、
該装置は、使用中、冷却手段が前記上方領域の流体と熱連通し、これにより前記流体を冷却するように配置されることを可能にするように構成され、
該装置は、第１リザーバ内の流体の臨界温度未満の温度にある第１流体リザーバ内の流体が第１流体リザーバの上方領域へと上昇することを可能にすると共に、第２リザーバ内の流体の臨界温度以上の温度にある第２流体リザーバ内の流体が第２流体リザーバの上方領域へと上昇することを可能にし、これにより、第１リザーバ内で上昇した流体と第２リザーバ内で上昇した流体との間に熱移動領域で熱移動が生じることを可能にするように構成され、
該装置は、熱移動領域において臨界温度にある流体が少なくとも第２流体リザーバへと沈下することを可能にするように更に構成される装置。
【請求項２】
前記第１及び第２流体リザーバは容器によって少なくとも一部が規定され、該容器は、該容器を前記第１及び第２流体リザーバに区分する堰手段を有する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記堰手段は、前記容器の容積へと延びる壁又は他の構造からなり、第１及び第２流体リザーバは、壁又は他の構造のいずれかの側にそれぞれの容積によって規定される請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記堰手段は、低熱伝導率を有する材料又は断熱材から形成される請求項２又は３に記載の装置。
【請求項５】
前記堰手段は、比較的高い熱伝導率を有するように形成され、該堰手段は、随意的に、金属材料から形成される請求項２又は３に記載の装置。
【請求項６】
前記堰手段は、前記容器の下壁から上壁に向かって延びる請求項２〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記堰手段の上端は容器の上壁から離隔し、これらの間に空隙、孔又はスロットを規定する請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記間隔は、弁手段等の調整手段により調整可能である請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記堰手段の下端は容器の下壁から離隔し、これらの間に空隙、孔又はスロットを規定する請求項２〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記下壁からの間隔は、弁手段等の調整手段により調整可能である請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記堰手段は、容器の上壁と下壁との間に延び、容器の上方領域に設けられた一つ又は複数の孔又はスロットを含む請求項２〜６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記一つ又は複数の孔又はスロットの寸法又は数は調整可能であり得、これにより、第２リザーバ内の流体の温度の制御を可能にする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
流体が一方のリザーバから他方のリザーバへと通過し得るように前記堰手段の下方領域に一つ又は複数の孔又はスロットが設けられる請求項２〜１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記堰手段の下方領域における前記一つ又は複数の孔又はスロットの寸法又は数は調整可能である請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記第１及び第２流体リザーバは、前記熱移動領域を介して流体連通する請求項１〜１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記第１及び第２流体リザーバは、相互に流体分離状態である請求項１〜１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
前記第１及び第２流体リザーバの上方領域間に配置された液密熱伝導バリアを備える請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１及び第２流体リザーバの下方領域間に配置された液密熱伝導バリアを備える請求項１６又は１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記熱移動領域は、
前記堰手段の上端における又は該上端に隣接する領域；
前記堰手段の一つ又は複数の孔又はスロットにおける又は該孔又はスロットに隣接する領域；及び、
前記熱伝導バリアにおける又は該バリアに隣接する領域；
のうちの一つ又は複数によって少なくとも一部が規定される請求項７〜１８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
前記熱移動領域は、第１及び第２流体リザーバからの流体の制限された混合を許容するように構成される請求項１〜１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
前記第１及び第２流体リザーバの一方又は両方は、使用中、臨界温度未満で負の温度係数の熱膨張を有しかつ臨界温度以上で正の温度係数の熱膨張を有する流体を収容するように構成される請求項１〜２０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２２】
前記第１及び第２流体リザーバは、実質的に同じ流体を収容する請求項１〜２１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２３】
前記第１及び第２流体リザーバは、異なる流体を収容する請求項１〜２２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２４】
前記第１及び第２流体リザーバに収容された流体は、異なる臨界温度を有する請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記流体は、水又は水に類似の熱的性質を有する流体からなる請求項１〜２４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２６】
冷却手段を備える請求項１〜２５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２７】
前記冷却手段は、第１流体リザーバ内の流体をその臨界温度未満の温度へと冷却するように構成される請求項１〜２６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２８】
前記冷却手段は、前記上方領域の下方に配置された第１流体リザーバの領域の流体をその臨界温度未満の温度へと冷却するよう構成され、前記臨界温度未満に冷却される第１流体リザーバの流体が、前記上方領域に向かって第１流体リザーバ内を上昇する請求項１〜２７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２９】
臨界温度以上又は未満の温度の第１流体リザーバ内の流体は、臨界温度の流体により、第１流体リザーバの上方領域に向けてずらされる請求項２７又は２８に記載の装置。
【請求項３０】
使用中に第１流体リザーバの上方領域にずらされた、臨界温度未満の温度の第１流体リザーバ内の流体は、熱移動領域において、臨界温度以上の温度の第２流体リザーバからの流体により熱移動を受け、随意的に更に混合を経る請求項２７〜２９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３１】
前記第２流体リザーバの上方領域の流体は、第１流体リザーバからの流体により、随意的に混合により、熱移動領域において臨界温度に向けて冷却される請求項１〜３０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３２】
前記熱移動領域に配置された臨界温度の流体は、第２流体リザーバの下方流域へと沈下する請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記冷却手段は、第１流体リザーバ内の流体を冷却するように構成される冷凍ユニット又は冷凍要素を備え、随意的に、前記冷凍ユニットに電力を供給するための電源ユニットを更に備える請求項１〜３２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３４】
所定の温度未満の流体を検出するや否や、前記冷却手段による冷却を中断するように動作可能なセンサーを備える請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
実質的に凍った流体を検出するや否や、前記冷却手段による冷却を中断するように動作可能なセンサーを備える請求項３３又は３４に記載の装置。
【請求項３６】
前記電源ユニットを備え、該電源ユニットは、
ソーラー電源及び商用電源の少なくとも一つを備える請求項３３に記載の装置。
【請求項３７】
前記冷却手段は、使用中、少なくも初期に、流体の臨界温度未満の温度にある熱的塊を備える請求項１〜３６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３８】
前記熱的塊は氷の塊である請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記堰手段は、
円筒壁にして、該円筒壁内に第１流体リザーバが規定され、かつ該円筒壁外に第２流体リザーバが規定される円筒壁；及び、
ほぼ平坦な壁にして、第１及び第２流体リザーバが該壁の両側に並列構成でそれぞれ配置される該壁；
の少なくとも一つを備える請求項３に記載の又は請求項３に従属するいずれか１項に記載の装置。
【請求項４０】
前記第１流体リザーバに収容された流体と第２流体リザーバに収容された流体との間の熱移動を妨げるか又は防ぐための弁手段を備える請求項１〜３９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４１】
前記弁手段は、第１流体リザーバに収容された流体と第２流体リザーバに収容された流体を断熱及び／又は流体分離するように選択的に動作可能である請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
前記弁手段は、堰手段を少なくとも部分的に囲む拡張可能なスリーブを備える請求項４０又は４１に記載の装置。
【請求項４３】
前記弁手段は堰手段を含み、堰手段は、第１及び／又は第２流体容積の上方領域の容積及び／又は形状を変えて、そこを通る流体の動きを制限するように移動可能である請求項４０又は４１に記載の装置。
【請求項４４】
第３流体リザーバを更に備え、前記第１流体リザーバは、冷却手段が設けられるように構成され、かつ第２及び第３流体リザーバ間に配置され、前記熱移動領域は、第１、第２及び第３流体リザーバに収容される流体間の熱移動を許容するために第１、第２及び第３流体リザーバのそれぞれの上方領域間に配置される請求項１〜４３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４５】
物品を冷却するための請求項１〜４４のいずれか１項に記載の装置であって、熱交換器部分を備え、熱交換器部分は、使用中、熱交換器部分上方に配置される流体リザーバから流体が供給されるように構成され、流体リザーバは、該流体リザーバ内の流体を冷却するための冷却手段を含み、該流体は、前記物品を冷却するため、重力下、熱交換器部分へと流れる装置。
【請求項４６】
熱交換器部分上を又は熱交換器部分内を通って、前記物品に向けて又は物品上へ又は物品の周りへと空気を通過させるための手段を備える請求項４５に記載の装置。
【請求項４７】
前記手段は、随意的にダクト系統を介して熱交換器部分と流体連通するファン又は圧縮機を備える請求項４６に記載の装置。
【請求項４８】
前記熱交換器部分は、前記ダクト系統と流体連通するハウジング内に配置され、前記ハウジングは、一つ又は複数の孔を備え、熱交換器部分上又は熱交換器部分内を通過する空気が、前記孔を通って、ハウジングから前記物品に向けて又は物品上へ又は物品の周りへと吐出される請求項４７に記載の装置。
【請求項４９】
前記ハウジングは、好ましくは又は比較的小さい直径の複数の孔を備える請求項４８に記載の装置。
【請求項５０】
前記熱交換器部分は、複数の熱交換面を有する容器を備える請求項４５〜４９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５１】
前記熱交換面は、空気が熱交換器部分を通過することを可能にするように構成された複数の孔を備える請求項５０に記載の装置。
【請求項５２】
前記第２流体リザーバと熱連通するように設けられた熱交換器部分を備え、該装置は、冷却剤気体を熱交換器部分に通過させ、冷却剤気体と第２リザーバの流体との間の熱交換を可能にし、その後、冷却剤気体を前記物品に向けて又は物品上へ又は物品の周りへ向けるように構成される請求項４５〜４７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５３】
前記熱交換器部分は、第２流体リザーバ内の流体と熱連通する一つ又は複数の導管を備える請求項５２に記載の装置。
【請求項５４】
前記一つ又は複数の導管は、第２流体リザーバ内の流体に浸漬されるように構成される請求項５３に記載の装置。
【請求項５５】
前記熱交換器部分は、第２流体リザーバ内に、複数の導管、随意的に実質的に互いに平行な随意的に離隔した導管のアレイを備える請求項５３又は５４に記載の装置。
【請求項５６】
冷却剤気体をポンプ送りして熱交換器部分に通すため、熱交換器部分と流体連通するファン又は圧縮機を備える請求項４５〜５５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５７】
前記熱交換器部分は、熱伝達材料から形成される請求項４５〜５６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５８】
前記物品はバッテリーである請求項４５〜５７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５９】
一つ又は複数の流体パイプラインを備え、使用中、冷却される流体が前記流体パイプラインを通って流れるように構成される請求項１〜５８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６０】
前記流体パイプラインは、第２流体リザーバを通って流れるように構成される請求項５９に記載の装置。
【請求項６１】
前記流体パイプラインは、第１流体リザーバを通って流れるように構成される請求項５９又は６０に記載の装置。
【請求項６２】
前記流体パイプラインは、飲料分配供給装置に連結されるように構成される請求項５９〜６１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６３】
分配供給される飲料は、随意的にポンプを用いて及び／又は重力下で、前記流体パイプラインに通され得る請求項６２に記載の装置。
【請求項６４】
請求項１〜６３のいずれか１項に記載の装置であって、温度管理貯蔵のために物品が配置され得る少なくとも一つのレセプタクルを備え、前記又は各レセプタクルは、前記装置の壁に配置される孔によって規定される開口を有する管又はポーチを備え、管又はポーチは、第２流体リザーバに沈められるように第２流体リザーバ内の内側へと延びる装置。
【請求項６５】
前記又は各管又はポーチは、前記開口から末端のその端部で閉じられる請求項６４に記載の装置。
【請求項６６】
前記又は各レセプタクルは、エラストマー材料から形成される請求項６４又は６５に記載の装置。
【請求項６７】
前記又は各レセプタクルは、前記開口に対する基端のその端部から開口に対する末端のその端部に向かって先細る請求項６４〜６６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６８】
少なくとも二つのレセプタクルを備え、前記又は各レセプタクルのそれぞれの開口に対する末端が連結される請求項６４〜６７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６９】
前記又は各レセプタクルは、そこに保持された飲料容器から第２流体リザーバに収容された流体への熱の移動を可能にするように構成される請求項６４〜６８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７０】
請求項１〜６９に記載の装置と冷却される一つ又は複数の物体又は物品を収容するためのペイロード容積とを備える冷蔵庫であって、ペイロード容積は、第２流体リザーバと熱連通するように配置される冷蔵庫。
【請求項７１】
飲料容器を冷却するためのクーラー；
飲料を分配供給するための流体パイプライン；
バッテリークーラー；
のうちの一つ又は複数を備える請求項７０に記載の冷蔵庫。
【請求項７２】
請求項７０又は７１に記載された冷蔵庫にして、慣用の冷蔵庫又は同種のものの内に配置されるように構成された冷蔵庫であって、前記冷却手段は、前記冷蔵庫の既存の冷却要素又は冷却システムによって与えられ、前記装置は、前記冷蔵庫内に位置付けられるように構成され、第１流体リザーバは第１流体リザーバ内の流体を冷却するように前記既存の冷却要素又は冷却システムと熱連通する冷蔵庫。
【請求項７３】
第１流体リザーバの下方領域における流体を冷却するステップと、
第１リザーバ内の流体の臨界温度未満の温度にある第１流体リザーバ内の流体が第１流体リザーバの上方領域へと上昇することを許容するステップと、
第２リザーバ内の流体の臨界温度以上の温度にある第２流体リザーバ内の流体が第２流体リザーバの上方領域へと上昇することを許容するステップと、
第１リザーバ内で上昇した流体と第２リザーバ内で上昇した流体との間の熱移動領域において熱移動が発生することを許容するステップにして、前記熱移動領域が第１及び第２流体リザーバのそれぞれの上方領域間に設けられるステップと、
熱移動領域において臨界温度にある流体が少なくとも第２流体リザーバへと沈下することを許容するステップとを含む方法。
【請求項７４】
前記第１流体リザーバ内の第１流体は液体であり、第１流体は、第１流体の臨界温度において温度の関数としての最大の密度を有する請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
前記第２流体リザーバ内の第２流体は液体であり、第２流体は、第２流体の臨界温度において温度の関数としての最大の密度を有する請求項７３又は７４に記載の方法。
【請求項７６】
前記第１及び第２流体は実質的に同じ流体である請求項７４に従属する請求項７５に記載の方法。
【請求項７７】
冷凍装置であって、
ケーシングと、
前記ケーシング内に配された流体容積にして、該流体容積を中央の第１流体リザーバと外側の第２及び第３流体リザーバとに区分する堰手段を備える流体容積と、
第１流体リザーバ内に収容された流体を冷却するために第１流体リザーバに配置された冷却手段と、
第１流体リザーバに収容される流体と第２及び第３流体リザーバに収容される流体との間に熱移動を許容するために、前記第１、第２及び第３流体リザーバそれぞれの上方領域によって少なくとも部分的に規定される熱移動領域と、
前記ケーシング内に配置され、第２及び第３流体リザーバと熱連通する第１及び第２ペイロード室とを備える冷凍装置。
【請求項７８】
冷凍装置であって、
ケーシングと、
前記ケーシング内に配された流体容積にして、該流体容積を内側の第１流体リザーバと外側の第２及び第３流体リザーバとに区分する円筒堰手段を備える流体容積と、
第１流体リザーバ内に収容された流体を冷却するために第１流体リザーバに配置された冷却手段と、
第１流体リザーバに収容される流体と第２及び第３流体リザーバに収容される流体との間に熱移動を許容するために、前記第１、第２及び第３流体リザーバそれぞれの上方領域によって少なくとも部分的に規定される熱移動領域と、
前記ケーシング内に配置されるペイロード室にして、前記流体容積を少なくとも部分的に囲み、かつ第２流体リザーバと熱連通するペイロード室とを備える冷凍装置。
【請求項７９】
第１流体リザーバの下方領域における流体を冷却するステップと、
第１流体リザーバ内の流体の臨界温度未満の温度にある第１流体リザーバ内の流体が第１流体リザーバの上方領域へと上昇することを許容するステップと、
前記臨界温度未満の温度にある前記流体と第２流体リザーバからの臨界温度以上の温度にある流体とを、第１及び第２流体リザーバそれぞれの上方領域間に配置された熱移動領域で混合するステップと、
熱移動領域で臨界温度にある流体が、第２流体リザーバと熱連通するペイロード室を冷却するように少なくとも第２流体リザーバへと沈下することを許容するステップとを含む方法。
【請求項８０】
添付図面を参照してここに実質的に記述したように構成及び／又は配置される装置、冷蔵庫又は方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷凍装置に関する。特に、限定ではなく、本発明は、冷凍装置に関する。頼りになる電気の供給が無い場合に、ワクチン、腐り易い食品、パッケージ化された飲料その他の貯蔵及び移送に使用するため、及び、バッテリー等の機器の冷却もしくは温度制御のための冷却装置に関する。本発明の側面は装置及び方法に関連する。
【０００２】
世界の人口の大部分は、首尾一貫した信頼できる電気の幹線に対するアクセスを有していない。人口集中領域から離隔した未開発の国々又は地域は、電力の供給制限配給にたびたび悩まされる。電力の供給制限は、故意の停電の生成であるか又は配給網の障害である「負荷遮断」によりしばしば実施される。
【０００３】
ワクチン、食品及び飲料の適切な温度での貯蔵は、一定の及び／又は信頼できる電力の供給が欠如が慣用の冷凍設備の広範な使用を制限するような領域では難しい。例えば、ワクチンは、ほぼ２〜８℃の狭い温度範囲内で貯蔵する必要がある。この範囲外では、それらの生存能力が危うくなるか又は破壊され得る。同様の問題が、食物、特に腐り易い食品、及び、缶入りもしくは瓶入り飲み物等のパッケージ化された飲料に関連して生じる。
【０００４】
この問題に応じて、本出願人は、国際特許出願第PCT/GB２０１０/０５１１２９号に開示される冷凍装置の形態を以前提案した。これは、冷凍貯蔵空間が、電力の喪失後に３０日まで４〜８℃の温度範囲内に維持されることを可能にする。この先行技術装置は、ワクチンコンテナ、食品コンテナ、飲料コンテナ、及び冷却される任意の他の物品のためのペイロード（積載）スペースを備える。ペイロードスペースは、断熱された水リザーバの下方領域に配置される。該リザーバ上において、またリザーバと流体連通して、冷却要素又は低温サーマルマスを収容する水が充満したヘッドスペースが、冷却水の供給をリザーバに与える。
【０００５】
この先行技術装置は、水はおおよそ４℃でその最大密度にあるという既知の特性を当てにする。そのため、上記ヘッドスペースで冷却要素又はサーマルマスによりこの温度に冷却された水は、リザーバ内へと沈下し、ペイロードスペースを囲む下方領域に沈降する傾向にある。該ペイロードスペースは、熱移動により、４℃かこれに近い温度まで冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際特許出願第PCT/GB２０１０/０５１１２９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
出願人は、上記した装置についていくつかの用途において包装、輸送及び効率を助長するための改良の必要性を特定した。本発明の構想はこの背景に反するものである。本発明の他の目的及び利点は、以下の記述、特許請求に範囲及び図面から明かとなろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そのため、本発明の側面は、特許請求の範囲に記載した装置及び方法を提供する。
【０００９】
保護が求められる本発明の別の側面によれば、少なくとも第１及び第２流体リザーバと、第１流体リザーバ内に収容される流体を冷却するための冷却手段と、第１流体リザーバに収容された流体と第２流体リザーバに収容された流体との間の熱移動を許容するために第１及び第２流体リザーバそれぞれの上方領域間に配置された熱移動領域とを備える装置が提供される
【００１０】
保護が求められる本発明の更なる側面によれば、第１及び第２流体リザーバと、第１流体リザーバ内に収容される流体を冷却するための冷却手段と、第１及び第２流体リザーバそれぞれの上方領域間に配置された熱移動領域とを備える装置であって、該装置が、第１リザーバ内の流体の臨界温度未満の温度にある第１流体リザーバ内の流体が第１流体リザーバの上方領域へと上昇することを可能にすると共に、第２リザーバ内の流体の臨界温度以上の温度にある第２流体リザーバ内の流体が第２流体リザーバの上方領域へと上昇することを可能にし、これにより、第１リザーバ内で上昇した流体と第２リザーバ内で上昇した流体との間に熱移動領域で熱移動が生じることを可能にするように構成され、該装置が、熱移動領域において臨界温度にある流体が少なくとも第２流体リザーバへと沈下することを可能にするように更に構成される装置が提供される。
【００１１】
保護が求められる発明の更なる側面によれば、第１及び第２流体リザーバと、第１及び第２流体リザーバそれぞれの上方領域間に配置される熱移動領域とを備える装置であって、該装置が、使用中、冷却手段がヘッドスペース（上方領域）の流体と熱連通し、これにより前記流体を冷却するように配置されることを可能にするように構成され、該装置が、第１リザーバ内の流体の臨界温度未満の温度にある第１流体リザーバ内の流体が第１流体リザーバの上方領域へと上昇することを可能にすると共に、第２リザーバ内の流体の臨界温度以上の温度にある第２流体リザーバ内の流体が第２流体リザーバの上方領域へと上昇することを可能にし、これにより、第１リザーバ内で上昇した流体と第２リザーバ内で上昇した流体との間に熱移動領域で熱移動が生じることを可能にするように構成され、該装置が、熱移動領域において臨界温度にある流体が少なくとも第２流体リザーバへと沈下することを可能にするように更に構成される装置が提供される。
【００１２】
臨界温度は、温度の関数として最大の流体密度が観察される温度を意味することが理解されるべきである。従って、流体の密度は、その温度が臨界温度に向かって上昇するにつれて増長し、次いで、臨界温度を超えて上昇するにつれ小さくなる。これは、その密度が臨界温度で最大となることを意味する。第１及び第２流体リザーバは、実質的に同じタイプの流体（例えば、水、特に水／塩混合物、又は上記で規定した臨界温度を有する任意のタイプの流体）を含み得る。
【００１３】
有利には、臨界温度は、−１００℃〜＋５０℃の範囲、更に有利には−５０℃〜１０℃の範囲、尚一層有利には−２０℃〜約８℃の範囲、有利には−２０℃〜５℃の範囲、更に有利には−５℃〜５℃の範囲にある。他の値も有益である。
【００１４】
従って、前記第１及び第２流体リザーバは、使用中、臨界温度未満で負の温度係数の熱膨張を有しかつ臨界温度以上で正の温度係数の熱膨張を有する流体を収容するように構成される。換言すれば、流体の密度は、その温度が臨界温度に向けて上昇するにつれ増長し、次いで、温度が臨界温度を超えて上昇するにつれ低下する。これは、その密度が臨界温度で最大であることを意味する。
【００１５】
代替実施形態において、第１流体リザーバのみが、臨界温度を有する流体を収容する。
【００１６】
該装置は、冷却手段、随意的に電動冷却手段を備え得る。冷却手段は、固化した流体の塊、例えば、氷の塊からなり得る。固化流体の塊は、アイスパック等の封止パッケージ内に収容され得る。冷却手段は熱交換器を備え得る。該熱交換器を通って、冷媒等の冷却剤が流れ、例えば冷却機の態様で第１リザーバ内の流体を冷却する。該冷却機では、コイル状の管を通る冷却された冷却剤気体又は液体の流れにより、流体を冷却するために該管が流体中に浸漬される。冷却剤は、冷却された流体、例えば冷水であり得る。
【００１７】
当然のことながら、第１及び第２流体リザーバそれぞれの上方領域「間」に配置される熱移動領域に対する言及は、熱移動領域が第１及び第２流体リザーバの上方領域へと延長していないことを意味しないが、熱移動領域が第１流体リザーバの上方領域から第２流体リザーバの上方領域へと延長している状況を含む。当然のことながら、多くの実施形態において、熱移動領域は、第１流体リザーバの上方領域から第２流体リザーバの上方領域へと延びている。
【００１８】
ある実施形態において、第１及び第２流体リザーバは並列構成で配置される。
【００１９】
第１及び第２流体リザーバ内に収容される流体は同じか又は異なり得、また、同じか又は異なる臨界温度を有し得る。流体は、水又は水と同じ熱特性を有する流体からなり得る。
【００２０】
ある実施形態において、第１及び第２流体リザーバは、容器から少なくとも部分的に規定され、該容器は、該容器を第１及び第２流体リザーバへと区分する堰手段を有する。堰手段は、容器の容積へと延びる壁又は他の構成の形態を採り得、第１及び第２流体リザーバは、その両側でそれぞれの容積によって規定される。堰手段は、低熱伝導率を有する材料又は断熱材から形成され得る。
【００２１】
ある代替実施形態において、堰手段は、比較的高い熱伝導率を有するように形成され得る。例えば、堰手段は、比較的高い熱伝導率の材料、例えば金属、金属被覆プラスチック材料等、及び／又は、比較的薄い材料、例えば比較的薄いプラスチック材料から形成され得る。この特徴は、堰手段を通じての第１及び第２リザーバの流体間の熱移動を許容する。この特徴は、第１リザーバの流体の冷却が最初に開始された場合、第２流体リザーバの流体のより急速な冷却を許容し得る。
【００２２】
ある実施形態において、堰手段は、容器の下壁から容器の上壁に向かって上方に延びる。ある実施形態において、堰手段の自由端部は、容器の上壁から間隔が置かれる。堰手段の自由端部の上方の領域又は該自由端部に隣接する領域は、前記熱移動領域を規定し得る。堰手段の自由端部と上壁との間の間隙は調整可能であり得、これにより、熱移動領域がより小さく又は大きくされ得る。この特徴は、第２流体リザーバ内の流体の温度の制御を助長する。
【００２３】
ある実施形態において、堰手段の下端は、流体が一方のリザーバから他方のリザーバへと通過し得るように、容器の下壁から間隔が置かれ得る。再び、該間隙はある実施形態では調整可能であり得る。
【００２４】
代替的に又は付加的に、堰手段は、容器の上壁及び下壁間に延び得、また、その上方領域に一つ又は複数の孔又はスロットを含み得る。堰手段における一つ又は複数の孔又はスロットの領域又はそれに近接した領域は、前記熱移動領域を規定し得る。一つ又は複数の孔又はスロットの寸法又は数は、ある実施形態では調整可能であり得、これにより、第２リザーバの流体の温度の制御を可能にする。
【００２５】
間に延びるは、堰手段が上壁と下壁との間に配置されかつ上壁及び／又は下壁に接するか又はそれらから間隔が置かれ得ることを意味する。そのため、堰手段は、上壁に接し得るが下壁には接しないか、又は、堰手段は、下壁に接し得るが上壁には接しない。堰手段は、構成され得る。上下壁両方に接するように構成され得る。あるいは、堰手段は、上下壁から離隔され得る。同様に、堰手段は、堰手段に対し横方向に（すなわち、上下以外の側部に対し）配置される壁の一方又は両方に接するか又はそれらから間隔が置かれ得る。他の構成も有益である。
【００２６】
随意的に、一つ又は複数の孔又はスロットは、流体が一方のリザーバから他方のリザーバへと通過し得るように、堰手段の下方領域に設けられ得る。一つ又は複数の孔又はスロットの寸法又は数は、ある実施形態では調整可能であり得る。
【００２７】
熱移動領域は、第１及び第２流体リザーバからの流体の混合を許容するための混合領域を規定し得る。あるいは又は加えて、熱移動領域は、第１及び第２流体リザーバそれぞれに収容される流体間の熱の流れを許容するための熱流路を規定し得る。
【００２８】
ある実施形態において、第１及び第２流体リザーバは、前記熱移動領域を介して流体連通する。そのため、熱移動領域は、流体が第１及び第２流体リザーバ間に移動させられることを許容するように構成され得る。
【００２９】
ある実施形態において、装置は、第１流体リザーバの流体をその臨界温度未満の温度へと冷却し、これにより、第２流体リザーバの流体を熱移動領域を介して冷却するように構成される。
【００３０】
あるいは、第１及び第２流体リザーバは、互いに流体分離される。この実施形態において、液密熱伝導バリアが第１及び第２流体リザーバの上方領域間に配置され得る。その場合、熱伝導バリアの領域又はそれに隣接する領域が前記熱移動領域を規定し得る。
【００３１】
ある実施形態において、液密熱伝導バリアは、液密熱伝導バリアの下方領域において第１及び第２流体リザーバ間の熱エネルギーの流れを許容するために、第１及び第２流体リザーバの下方領域間に配置され得る。この特徴は、ある状況下で、第２流体リザーバが長期間より低い温度に留まることを可能にすることができるという利点を有する。
【００３２】
例えば、電力の欠如により電気冷蔵機器等の第１リザーバ内の流体の冷却源が稼働を止めた場合、臨界温度付近の温度にある第１リザーバの液体は、第１リザーバの底部に向かって沈下し得る。第１及び第２リザーバがこれらの下方領域で熱連通する場合、この流体は、第２リザーバの流体から熱エネルギーを吸収し得る。第１及び第２リザーバがこれらの下方領域で流体連通する場合、一方又は両方のリザーバの流体は、一方のリザーバから他方のリザーバへと通過し得る。これは、例えば、第１リザーバのより冷たい流体が第２リザーバへと通過し得る。正味の結果は、電力障害が発生した場合に第２リザーバの流体がより長い期間、冷たいままであり得る点である。同様に、第１流体リザーバが、アイスパック等の導入等によるような、能動的手段よりは受動的手段によって冷却される場合に、アイスパック内の氷が溶けた際、第２リザーバの流体はより長い間、冷たいままであり得る。
【００３３】
冷却手段は、第１リザーバの上方領域の下方にある第１流体リザーバのある領域における流体を臨界温度未満の温度まで冷却するように構成され得る。これは、臨界温度未満に冷却された第１流体リザーバの流体が第１流体リザーバにおいて上方領域に向かって上昇するようにされる。あるいは又は加えて、臨界温度のいずれかの側の温度にある流体は、臨界温度にある流体により上方領域に向かってずらされ得る。
【００３４】
ある実施形態において、使用中、第１流体リザーバの上方領域へとずらされた臨界温度未満の温度の流体は、臨界温度以上の温度の流体と混合する。ある実施形態において、第２流体リザーバの上方領域にある流体は、臨界温度に向けて冷却される。そのため、臨界温度にあるこの混合領域の流体は、第２流体リザーバの下方領域へと沈下し得る。
【００３５】
構成は、第２流体リザーバ内の流体が、長期間、臨界温度又はその付近で実質的に一定の温度に維持され得るようにされ得る。
【００３６】
冷却手段は冷凍ユニット及び電源ユニットを含み得る。冷凍ユニットは、第１流体リザーバ内の流体を冷却することができる。電源ユニットは、冷凍ユニットに対する電源として作動することができる。電源は、太陽光を電力に変換するためのソーラー電源、例えば複数の光電池を含み得る。あるいは又は加えて、商用電源が使用され得る。
【００３７】
典型的な実施形態において、冷凍ユニットは、電動コンプレッサーを含む。しかしながら、他の冷凍技術を使用する冷凍ユニットが、冷凍ユニットの電気効率を高めるために使用され得る。そのような代替技術の一例は、スターリングエンジンクーラーであり、これは、ソーラー直接駆動モードで稼働され得る。
【００３８】
装置は、第１流体リザーバ内の固化された流体、随意的に氷の形成を検出するために配置されるセンサーを備え得る。該センサーは、温度センサーであり得る。
【００３９】
センサーは、センサーと熱連通する第１リザーバ内の液体が所定値未満に低下した時点を検出するための温度センサーを含み得る。
【００４０】
センサーは、氷の形成を検出するや否や、及び／又は、センサーの温度が所定値未満に低下した時に、冷凍ユニットの動作を中断させるように動作可能であり得る。センサーは、冷凍ユニットの冷却部から十分な間隔で配置され得る。これは、冷凍ユニットの動作を中断する前に、冷却手段によって流体の十分に大きい容積が十分に低い温度まで冷却されることを可能にするためである。
【００４１】
そのため、冷却手段が第１リザーバ内の流体を凍らせて固体を、例えば氷の形態で形成するように構成される実施形態において、センサーは、十分に大きい凍った塊が生じることを可能にするため、冷却手段の冷却部分から十分な間隔で配置され得る。当然のことながら、第１リザーバの流体の主要成分として水が使用される場合のように、いくつかの流体では、流体の凍った塊からの距離の関数としての流体の温度は、比較的迅速に上昇し得る。従って、温度センサーが流体の氷点付近の温度を感知した際、ある実施形態では、それは、凍った流体の塊が、温度センサーに実質的に接するまで成長したと想定され得る。従って、温度測定は、氷等の凍った流体の形成の検出に有効な方法であり得る。
【００４２】
熱測定以外の凍った塊の形成を検出する方法も有益である。例えば、回転羽根等の機械的デバイスとの凍った流体の干渉は、ある実施形態では、凍った流体の検出にとって有効な手段であり得る。更に、第１及び／又は第２リザーバ内の流体（凍った流体を含む）の体積の変化は、凍った流体の存在の有効な手段であり得、例えば、所定量を超える体積の増加は、十分に多量の凍った流体が形成された点を示し得る。
【００４３】
流体の固化が装置の動作範囲において臨界温度未満で起こらない実施形態において、温度センサーは、ある温度未満の流体の容積が、十分に大きくなって実質的に温度センサーに接した時を検出するように構成され得る。この時点では、冷却手段の稼働は中断され得る。
【００４４】
当然のことながら、一度センサーが検出した温度が設定値を超えて上昇したら、冷凍ユニットの稼働が再開され得る。例えば制御システムのヒステリシスによる適切な時間遅延が、高すぎる頻度での冷却手段のオン及びオフの切り換えを防ぐため、導入されうる。
【００４５】
上述したように、本発明のある代替実施形態において、冷却手段は、使用に際し及び少なくとも初期においてペイロードスペースの対象温度未満の温度である熱的塊を含み得る。これは、構成が簡易で作動時に動く部品を持たない冷蔵庫を提供することができる。例えば、熱的塊は、氷の塊であり得る。そのような構成は、それ自体で使用され得（すなわち、冷凍ユニットを伴うことなく）、又は冷凍ユニットと組み合わせて使用され得る。ある実施形態において、冷蔵庫の外部源から供給された熱的塊と付加的な冷凍ユニットとの組み合わせを有する冷却手段は、冷蔵庫を、冷凍ユニットだけの場合よりも迅速にその作動温度まで冷却することができる。
【００４６】
そのような実施形態は、第１流体リザーバ内の水等の流体と熱連通する、熱的塊を受け入れるための区画を含み得る。例えば、区画は、容器に入っていない形態か又はアイスパック等の容器内で与えられる、氷を受け入れるのに適したものであり得る。区画は、固化二酸化炭素（「ドライアイス」）又は他の任意の適切な冷却剤等の異なる冷却剤を受け入れるのに適したものであり得る。あるいは、熱的塊は、第１流体リザーバ内の流体に浸漬され得る。この後者の場合、熱的塊は、容器に入っていない形態又はアイスパック等のパッケージ化された形態の冷却剤であり得る。
【００４７】
保護が求められる本発明の別の側面によれば、上記側面に従う装置と、第２流体リザーバと熱連通するように配置される、冷却される物体又は物品を収容するためのペイロード容積とを備える冷凍装置が提供される。
【００４８】
ある実施形態において、ペイロード容積は、冷却される物品又は対象物を支持するための一つ又は複数の棚を備え得る。ペイロード容積は、前方が開放され得る。あるいは、ペイロード容積は、その断熱のためのドア等の閉鎖部を備え得る。
【００４９】
あるいは又は加えて、装置は、少なくとも一つのレセプタクルを備え得る。該レセプタクル内には、例えば飲料容器等の容器、果物等の物品、又は他の任意の適切な物品が温度管理貯蔵のために配置され得る。
【００５０】
上記又は各レセプタクルは管又はポーチを備え得る。該管又はポーチは、リザーバの壁に配置された孔によって規定される開口を有し、また、管又はポーチは、冷却領域へと内側に延びて冷却領域に沈められる。
【００５１】
前記又は各管又はポーチは、開口から末端のその端部で閉じられ得る。
【００５２】
前記又は各レセプタクルは、エラストマー材料等の弾力のある可撓性材料から形成され得る。
【００５３】
前記又は各レセプタクルは、前記開口に対する基端のその端部から開口に対する末端のその端部に向かって先細り得る。あるいは、各レセプタクルは、実質的に平行な壁を有する先細りしないものであり得、例えば、少なくともその長さの一部、随意的に実質的に全長に沿って実質的に一定の径の円筒管である。
【００５４】
該装置は、少なくとも二つのレセプタクルを備えることができ、前記又は各レセプタクルのそれぞれの開口に対する末端が連結される。
【００５５】
前記又は各レセプタクルは、そこに保持された物品から冷却領域に収容された流体への熱の移動を可能にするように構成される。
【００５６】
該装置は、一つ又は複数の流体パイプラインを備えることができ、使用中、冷却される流体が前記流体パイプラインを通って流れる。前記流体パイプラインは、第２流体リザーバを通って流れるように構成され得る。あるいは又は加えて、前記流体パイプラインは、第１流体リザーバを通って流れるように構成され得る。前記流体パイプラインは、飲料分供給装置に対するパイプラインであり得る。装置は次のように構成され得る。すなわち、分配供給される飲料は、随意的にポンプ手段を用いて及び／又は重力下で、前記流体パイプラインに通され得る。
【００５７】
ある実施形態において、ペイロード容積は、一つ又は複数のバッテリー等の一つ又は複数の物品を収容するように構成され得る。
【００５８】
該装置は、第２流体リザーバから流体が供給されるように構成される熱交換器部分を備え得る。
【００５９】
該装置は、熱交換器部分上にわたって又はそこを通って物品上又は物品の周囲へと空気を通過させるための手段を備え得る。
【００６０】
前記空気を通過させるための手段は、ダクト系統を介して熱交換器部分と流体連通するファン又は圧縮機を備え得る。
【００６１】
前記熱交換器部分は、前記ダクト系統と流体連通するハウジング内に配置され得る。前記ハウジングは、一つ又は複数の孔を備え、熱交換器部分上又は熱交換器部分内を通過する空気が、前記孔を通って、ハウジングから前記物品に向けて又は物品上へ又は物品の周りへと吐出される。
【００６２】
前記ハウジングは複数の孔を備え得る。該孔は、随意的に、冷却される物品の表面積と比較して比較的小さい直径の複数の孔である。
【００６３】
前記熱交換器部分は、複数の熱交換面を有する容器を備え得る。
【００６４】
前記熱交換面は、熱交換器部分の流体と熱連通するように熱交換器部分を空気が通過することを可能にするように構成された複数の熱交換導管又は孔を備え得る。
【００６５】
前記熱交換器部分は、熱伝達材料から形成され得る。
【００６６】
代替的に、該装置は、第２流体リザーバと熱交換するように設けられた熱交換器部分を備え得る。該装置は、冷却剤気体を熱交換器部分に通過させ、冷却剤気体と第２リザーバ内の流体との間で熱交換を可能にし、その後、冷却剤気体を前記物品に向けて又は物品上へ又は物品の周りへと向けるように構成される。
【００６７】
前記熱交換器部分は、第２流体リザーバ内の流体と熱連通する一つ又は複数の導管を備え得る。該一つ又は複数の導管は、第２流体リザーバ内の流体に浸漬され得る。熱交換器部分は、第２流体リザーバ内において、複数の導管、随意的には離隔した、随意的には互いに実質的に平行な導管のアレイを備え得る。
【００６８】
該装置は、熱交換器部分を通るように冷却剤気体をポンプ送りするためのダクトを介して熱交換器部分と流体連通するファン又は圧縮機を備え得る
【００６９】
前記熱交換器部分は、熱伝達材料から形成され得る。
【００７０】
ある実施形態において、該装置は、慣用の冷蔵庫等内に配置されるように構成される。この実施形態において、冷却手段は、前記冷蔵庫の既存の冷却要素を備え得る。装置は、冷蔵庫内に位置付けられるように構成され得る。これは、第１流体リザーバはその流体を冷却するために既存の冷却要素と熱連通するようにされる。
【００７１】
該装置は、例えば、慣用の冷蔵庫内に適合するように形成された構造の形態であり得る。該装置は、慣用の冷蔵庫内にフィットするように成形又は他の方法で形成され得る。
【００７２】
ある実施形態において、冷却手段は、第１流体リザーバ内の流体（及び、随意的に、第２流体リザーバ内の流体の実質的全部又は少なくとも一部）を臨界温度未満に冷却するように構成され得る。ある実施形態において、第１リザーバ内の実質的にすべての流体が凍らされ得る。随意的に、第２流体リザーバ内の流体の少なくとも一部も凍らされる。そのため、少なくとも第１流体リザーバ内の流体の上昇及び降下は、実質的に中断され得、また、第２流体リザーバ内の流体の温度は、装置が上述したような通常の動作モードで稼働していたなら別の態様で到達したであろう温度未満に低下し得る。これは、特に、堰手段が上述した比較的高い熱伝導を有するように構成される場合である。
【００７３】
しかしながら、冷却手段の冷却力が、その後、第１流体リザーバの流体の少なくとも一部の加温が生じるように低下又は中断する場合、装置は、通常モードでの動作を呈し得る。すなわち、臨界温度未満の流体が浮力により第１リザーバで上昇し、第２リザーバ内の流体との熱交換を受ける。これにより、第１リザーバ内を浮力のために上昇した臨界温度以上の流体に冷却効果が加えられる。熱移動領域で臨界温度へと又はそれに向けて冷却される第２流体リザーバ内を上昇する流体は、その後、重力下で沈下し得る。これにより、第２流体リザーバ内の流体に冷却効果が与えられる。そのため、第１流体リザーバ内の流体が次第に暖かくなるにもかかわらず（例えば、凍った流体の溶解により）、比較的安定した温度条件が第２流体リザーバに維持され得る。
【００７４】
当然のことながら、上昇及び降下が上記で参照されたが、ある実施形態において、通常の平衡動作中、第１及び／又は第２リザーバ内の流体が実質的に静的でありかつ熱移動が主として流体を通じての伝導により生じる状態が実現され得る。あるいは又は加えて、流体の運動は、実質的に静的状態又は準静的状態が確立される程度に十分ゆっくりであり得る。
【００７５】
保護が求められる本発明の一側面において、食品、飲料又はワクチン等の物体を冷却するための装置が提供される。該装置は、少なくとも二つのリザーバと、これらリザーバの一方に収容される流体を冷却するための冷却手段と、これらリザーバそれぞれの上方領域間の熱移動領域とを備える。熱移動領域は、一方のリザーバの流体の冷却が他の方のリザーバの流体を引き起こすように、リザーバに収容される流体間の熱移動を許容する。
【００７６】
ある実施形態において、第１リザーバ内の流体の冷却は、第１リザーバの流体を冷却する熱交換器を通じての対象流体の流れにより与えられる。
【００７７】
随意的に、上記対象流体は、例えば、あるプロセスにあった及び／又はあるプロセスに使用される流体であり得る。例えば、対象流体は、例えば冷凍庫の熱交換器を冷却する冷却プロセスで使用された冷却剤であり得る。冷凍庫の熱交換器を出る冷却剤は、例えば５℃の温度、又は、第１リザーバの流体の臨界温度未満の他の任意の適切な温度であり得る。冷却剤は、第１流体リザーバ内の流体を冷却するため、該流体に浸漬された管等の熱交換器を通過するように構成され得る。次いで、冷却剤は、圧縮機に戻され得、ここで、冷却剤は、膨張して冷却をもたらす前に更なる熱交換器で圧縮及び冷却される。
【００７８】
ある実施形態において、第１流体リザーバ内の流体から熱を引き出すために更なる熱交換流体が使用される。該熱交換流体は、その後、更なる流体、例えば、冷凍庫の熱交換器又は他のシステムを出た冷却剤等により冷却される。
【００７９】
他の構成も有益である。
【００８０】
ある実施形態において、第１リザーバ内の流体を冷却するための流体の源は、臨界温度未満の温度にある湖、川又は海からの水により提供され得る。例えば、０℃付近又は未満の温度にある水源が使用され得る。
【００８１】
他の構成も有益である。
【００８２】
保護が要求される本発明の一側面において、次の冷凍装置が提供される。該冷凍装置は、ケーシングと、前記ケーシング内に配された流体容積にして、該流体容積を中央の第１流体リザーバと外側の第２及び第３流体リザーバとに区分する堰手段を備える流体容積と、第１流体リザーバ内に収容された流体を冷却するために第１流体リザーバに配置された冷却手段と、第１流体リザーバに収容される流体と第２及び第３流体リザーバに収容される流体との間に熱移動を許容するために、前記第１、第２及び第３流体リザーバそれぞれの上方領域によって少なくとも部分的に規定される熱移動領域と、前記ケーシング内に配置される第１ペイロード室にして、前記第２及び第３流体リザーバと熱連通する第１ペイロード室とを備える。
【００８３】
随意的に、第２ペイロード室は、ケーシング内に配置され得、かつ第２及び第３流体リザーバと熱連通する。
【００８４】
保護が要求される本発明の更なる一側面において、次の冷凍装置が提供される。該冷凍装置は、ケーシングと、前記ケーシング内に配された流体容積にして、該流体容積を内側の第１流体リザーバと外側の第２及び第３流体リザーバとに区分する円筒堰手段を備える流体容積と、第１流体リザーバ内に収容された流体を冷却するために第１流体リザーバに配置された冷却手段と、第１流体リザーバに収容される流体と第２及び第３流体リザーバに収容される流体との間に熱移動を許容するために、前記第１、第２及び第３流体リザーバそれぞれの上方領域によって少なくとも部分的に規定される熱移動領域と、前記ケーシング内に配置されるペイロード室にして、前記流体容積を少なくとも部分的に囲み、前記第２流体リザーバと熱連通するペイロード室とを備える。
【００８５】
保護が要求される本発明の更なる一側面において、次の方法が提供される。該方法は、第１流体リザーバの下方領域における流体を冷却するステップと、第１流体リザーバ内の流体の臨界温度未満の温度にある第１流体リザーバ内の流体が第１流体リザーバの上方領域へと上昇することを許容するステップと、前記臨界温度未満の温度にある前記流体と第２流体リザーバからの臨界温度以上の温度にある流体とを、第１及び第２流体リザーバそれぞれの上方領域間に配置された熱移動領域で混合するステップと、熱移動領域で臨界温度にある流体が、少なくとも第２流体リザーバへと沈下することを許容するステップとを含む。
【００８６】
前記方法は、熱移動領域で臨界温度にある流体が、第２流体リザーバと熱連通するペイロード室を冷却するように少なくとも第２流体リザーバへと沈下することを許容するステップを含み得る。
【００８７】
保護が求められる本発明の更なる側面において、次の装置が提供される。該装置は、第１及び第２流体リザーバと、第１流体リザーバ内に収容された流体を冷却するための冷却手段と、第１流体リザーバ内に収容された流体と第２流体リザーバ内に収容された流体との間に熱移動を許容するため、第１及び第２流体リザーバそれぞれの上方領域間に配置された熱移動領域とを備える。
【００８８】
この出願の範囲内において、先行する段落、特許請求の範囲、及び／又は、以下の記述、及び図面にに記載した種々の側面、実施形態、例、特徴及び代替案は、独立に又はそれらの任意の組み合わせで採用され得ることが明確に企図される。例えば、一つの実施形態に関連して記述した特徴は、特徴の不適合性が存在する場合を除き、すべての実施形態に適用可能である。
【００８９】
本発明の実施形態が、添付図面を参照して、単なる例として以下に記述される。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】図１は、温度に対する水の密度のグラフである。
【図２】図２は、本発明の一形態を使用する装置の断面図である。
【図３】図３は、本発明の別の形態を使用する装置の斜視図である。
【図４】図４は、本発明の別の形態を使用する装置の断面図である。
【図５】図５は、図４の変形例の断面図である。
【図６】図６は、本発明の更なる形態を使用する装置の断面図である。
【図７】図７は、図６の装置の変形例の断面図である。
【図８】図８は、本発明の更なる形態を使用する装置の平面断面図である。
【図９ａ】図９ａは、本発明の別の形態を使用する装置の断面を示す。
【図９ｂ】図９ｂは、本発明の別の形態を使用する装置の断面を示す。
【図１０】図１０は、本発明の更に別の形態を使用する装置の断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の別の形態を使用する装置の断面図である。
【図１２】図１２は、容器内の物体を冷却するための絶縁容器内部に配置するのに適したライナーの斜視図である。
【図１３】図１３は、装置のケーシングの表面部分が除去された本発明の更なる実施形態に従う装置の正面図である。
【図１４】図１４は、装置のケーシングの側面部分が除去された、図１３の実施形態に従う装置の側面図である。
【図１５】図１５は、装置のケーシングの表面部分が除去された本発明の更なる実施形態に従う装置の正面図である。
【図１６】図１６は、装置のケーシングの側面部分が除去された図１５の実施形態に従う装置の側面図である。
【図１７】図１７は、バッテリーの使用寿命が温度によりどのように変化するかを例示するグラフである。
【図１８】図１８は、本発明の一形態を使用する装置の概略図である。
【図１９】図１９は、図１８の装置の一部である熱交換器の拡大断面図である。
【図２０】図２０は、本発明の第２の形態を使用する装置の概略図である。
【図２１】図２１は、本発明の更なる形態を使用する装置の概略図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００９１】
以下の記述中、可能な限り、同じ参照番号は同じ部分を示す。
【００９２】
上記から理解されるように、本発明のいくつかの実施形態の動作は、例えば水等のある流体の良く知られた異常特性の一つ、すなわち、図１に示すように流体の密度は臨界温度で最大となる点（水の場合はほぼ４℃）、を当てにすることが理解されるであろう。ここで使用される例として水を参照するが、同様の特性を有する他の流体も有益であるが理解されるべきである。水と塩等、水を含む流体も有益である。塩は、臨界温度が下がることを許容し得る。添加物も水又は他の流体の臨界温度を下げるか又は高めるために有益である。
【００９３】
水が臨界温度において温度の関数として最大の密度を有するという事実は、水がほぼ４℃未満で熱膨張の負の温度係数を有し、かつほぼ ４℃以上で熱膨張の正の温度係数を有するという事実の結果である。以後、用語「臨界温度」は、流体の密度がその最大にある温度（水の場合ではほぼ ４℃） を意味するように用いられる。
【００９４】
同時係属のＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＧＢ２０１０／０５１１２９号に開示される装置において、ヘッドスペースはペイロードスペース上方に配置される。この構成は、機能的に有利であるが、ある用途では包装の点で危うくされ得る。より具体的には、出願人は、ペイロードスペース上方のヘッドスペースの配置は、ある配置構成での使用のために利用できる小売り正面を制限し得ることを特定した。すなわち、ヘッドスペースは、最も貴重なもしくは有益な冷凍貯蔵空間であり得る装置の前面における装置容積の一部を占める。
【００９５】
出願人は、ヘッドスペースすなわち冷却手段を収容するリザーバを（その上方とは対照的に）貯蔵室の背後に位置付けることが可能であること、及びそれでもなお、先の出願の貯蔵室に対してと同様の熱的原理を用いて貯蔵室の十分な冷却を成し遂げることを発見した。
【００９６】
まず図２を参照して、本発明の第１形態を使用する冷凍装置が全体的に１で示される。
【００９７】
装置１はケーシング１０を備え、ケーシング１０は、この実施形態では、ほぼ直方体として形作られる。ケーシング１０は、装置１内外への熱移動を低減する断熱材から形成される。例えば、ケーシング１０は、プラスチック材料の一体型回転成形として形成され得る。ケーシング１０内の容量は、ケーシング１０の上壁、下壁及び側壁間に延びる熱伝導壁１６を含むセパレータを用いて隣接する室、すなわちペイロード室１２と流体容積（流体容積空間）１４とに分割される。
【００９８】
ペイロード室１２は、冷却される一つ又は複数の物体又は品物、例えばワクチン、食品又はパッケージ化された飲料等を貯蔵するように構成される。図３に示すように、ペイロード室１２は、扉１８等の閉鎖部を含み得る。扉１８は、ケーシング１０の開放面を通じて室に対するアクセスを得るように開放可能である。断熱材は扉１８に保持され、これにより、扉１８が閉じている際、扉１８を通じての熱移動が低減される。別の実施形態（図示せず）において、ペイロード室１２は開放前面であり得、これは、そこに保管された物体又は品物への容易なアクセスを可能にする。例えば、ペイロード室は、小売りアウトレット又は店での使用のための棚に載せるユニットを備え得る。
【００９９】
流体容積１４は、それ自体、流体容積１４の下壁から上方に延びかつ流体容積１４の側壁間に完全に延びる熱バリア又は壁２２の形態の堰手段により、第１及び第２流体２０ａ、２０ｂそれぞれに部分的に分割される。壁２２は、適切な断熱特性を有する任意の材料から実質的に形成され得る。特に、壁２２は、第１及び第２流体リザーバ間の壁２２を通る熱移動を減らすために低熱伝導率を有する材料から形成されることが有利である。ある別の構成において、ケーシング１０が規定する流体容積１４の壁２２と側壁間に空隙が設けられ得る。
【０１００】
例示の実施形態において、壁２２は、スロットもしくは開口２４が上壁と壁２２との間に規定されるように上壁からある間隔を置いて終端する。そのため、スロットもしくは開口２４は、第１及び第２流体リザーバ２０ａ、２０ｂそれぞれの上方領域間に流体及び／又は熱の流路を提供する。そのため、第１及び第２流体リザーバ２０ａ、２０ｂは、それらの上方領域で流体連通し、該上方領域は共に、破線２６でおおよそ示されかつ後述する流体混合領域を規定する。
【０１０１】
電気を動力とする冷却要素２８の形態の冷却手段が、流体中に浸漬されるように第１流体リザーバ２０ａ内に配置される。冷却要素２８は、第１流体リザーバ２０ａの下方領域に配置され、リザーバの側壁、端壁、上壁及び下壁から流体の層により離隔される。本装置は、電力を冷却要素２８に供給する外部電源（図示せず）を有する。電源は、明るい日光が無い状態で商用電源から作動することができる。電源はまた、太陽光発電パネル（図示せず）から作動することができ、これにより、装置１は、晴れた日中の状況中、商用電源を要することなく作動され得る。
【０１０２】
ある実施形態において、冷却要素２８は、流体容積１４の外部のポンプを用いて冷却要素２８を通じてポンプ動される冷却剤により第１流体リザーバ２０ａにおける流体を冷却するように構成され得る。ある実施形態では、冷却要素２８は、慣用の蒸気圧縮冷凍サイクルの態様において圧縮された冷却剤の膨張によって冷却された冷却剤によりポンプ動される。
【０１０３】
第１及び第２流体リザーバ２０ａ、２０ｂ各々は、臨界温度未満の熱膨張の負の温度係数及び臨界温度以上の熱膨張の正の温度係数を有する流体の容積を含む。例示の実施形態において流体は水であり、その臨界温度はほぼ４℃である。水は、流体リザーバ２０ａ、２０ｂの両方をだいたい満たすが、小容積が膨張を許容するために各リザーバに満たされない状態で残され得る。上記したように、水以外の液体も有益である。特に、次の臨界温度を有する液体は有利である。すなわち、臨界温度未満で、低下する温度の関数として液体の密度が低減し（すなわち、臨界温度未満に冷却される場合、熱膨張の負の温度係数を有する。）、また、臨界温度以上で、上昇する温度の関数として液体の密度が低減する（すなわち、臨界温度以上に加熱される場合、熱膨張の正の温度係数を有する。）ような臨界温度である。
【０１０４】
装置１の動作が以下に記述される。
第１及び第２流体リザーバ２０ａ、２０ｂのすべての水は、最初、周囲温度又はその付近にあることが想定され得る。装置１は、電力が冷却要素２８に供給され、これにより、冷却要素２８が、一般に、水の氷点、例えば−３０℃程度、より十分下の温度まで冷却されるように作動される。これは、次いで、第１流体リザーバ２０ａ内の冷却要素２８に隣接する周囲の水を冷却する。水が冷却されるにつれ、その密度が増長する。次いで、該冷却水は、第１流体リザーバ２０ａの底に向かって沈み、より暖かい水をずらし、この暖かい水は、第１流体リザーバ２０ａの上方領域に向かって上昇する。
【０１０５】
時間とともに、第１流体リザーバ２０ａ内に収容される水のほとんどもしくはすべてが、４℃以下の温度まで冷却されることが認識される。水の密度は臨界温度でその最大にあるので、この温度の水は、第１流体リザーバ２０ａの底部にたまる傾向にあり、より低温の水を第１流体リザーバ２０ａの上方領域にむけて移動させる。これは、第１流体リザーバ２０ａ内にほぼ正の温度勾配を生じさせ、臨界温度の水は第１流体リザーバ２０ａの下方領域に横たわり、また、臨界温度未満でより低密度の浮力のある水は、第１及び第２流体リザーバ２０ａ、２０ｂ間の接合部の開口２４に隣接する上方領域に横たわる。
【０１０６】
この接合部（以下、流体混合領域２６という）において、第１流体リザーバ２０ａ内の臨界温度にある水の沈降によって上方にずらされる臨界温度未満の温度にある水は、第２流体リザーバ２０ｂの上方領域に配置されるより暖かい水、例えばほぼ１０℃の水と遭遇して混合する。そのため、より暖かい水からより冷たい水への熱の移動は、混合領域２６内で起こり、第１流体リザーバ２０ａからの冷水の温度を臨界温度に向けて高めると共に、第２流体リザーバ２０ｂからの暖水の温度を臨界温度に向けて下げる。次いで、流体混合領域２６は、装置１の熱移動領域を規定し、ここで、第１及び第２流体リザーバからの流体間の熱の移動が起こる。
【０１０７】
第１流体リザーバ２０ａからの冷水の温度が臨界温度に向かって上昇するにつれ、図１に示すようにその密度が増長し、そのため、該水は冷却要素２８に向かって再沈下し、冷水を下方にずらす。同様に、第２流体リザーバ２０ｂからの暖水の温度が臨界温度に向かって低下するにつれ、その密度は増長し、これも第２流体リザーバ２０ｂの下方領域に向かって沈降し、暖水を下方にずらす。
【０１０８】
混合領域２６内で混合後に冷却された第２流体リザーバ２０ｂの水は、上述したようにペイロード室１２と熱連通するように配置された第２流体リザーバ２０ｂの底部にたまる。そのため、ペイロード室１２からの熱は、第２流体リザーバ２０ｂ内の水の冷却容積により吸収され、ペイロード室１２の温度、従ってそこに貯蔵された物体又は物品の温度は低下し始める。
【０１０９】
繰り返すと、冷却要素２８により臨界温度未満の温度に冷却された第１流体リザーバ２０ａ内の水が臨界温度の水によって混合領域２６に向けて上方に移動させられる。逆に、第２流体リザーバ２０ｂ内では、臨界温度以上の水が臨界温度の水により混合領域２６に向けて上方にずらされる。従って、熱バリア２２のいずれかの側で臨界温度のいずれかの側の温度にある水は、混合領域２６内で融合し混合する。これは、混合領域２６の水の平均温度を臨界温度に近付け、そして、それぞの流体リザーバ２０ａ、２０ｂの下方領域へと再び落ちもしくは沈下する。
【０１１０】
時間とともに、このプロセスは、第１流体リザーバ２０ａの上方領域へと上昇する臨界温度未満の温度の水と、第２流体リザーバ２０ｂの上方領域へと上昇する臨界温度以上の温度の水との間のダイナミックな熱移動を通じて、定常状態に近付く何かに達する。いくつかの実施形態において、定常状態では、第１リザーバの、加えて随意的に第２リザーバの流体は、実質的に静的であり、熱移送は、主に伝導を介して生じる。
【０１１１】
出願人は、時間とともに、冷却要素２８が第１流体リザーバ２０ａの下方領域に配置されているにもかかわらず、第２流体リザーバ２０ｂの水の温度がほぼ臨界温度で定常状態温度に達するという驚くべき技術的効果を発見した。換言すれば、第２流体リザーバ２０ｂのほとんどの又はすべての水、特にその下方領域にある水は、約４℃の温度で比較的よどんだ状態となる。ペイロード室１２から熱を吸収することにより臨界温度以上に加熱された水は、第１流体リザーバ２０ａの上方領域の臨界温度未満の水により冷却されて混合領域２６から降下する臨界温度の水により、混合領域２６に向けてずらされる。
【０１１２】
第２流体リザーバ２０ｂの水によるペイロード室１２からの熱の吸収を通じて、ペイロード室１２は、ワクチン、食品、及び飲料を含む多くの製品を貯蔵するのに理想的であるほぼ４℃の望ましい温度に維持される。
【０１１３】
冷却要素２８と接する流体は一般に凍結し、凍った流体又は氷の固体塊が第１流体リザーバに形成されることが理解されるべきである。一旦氷が臨界サイズへと成長したら氷の形成を検出するため、氷検出器が設けられ得る。一旦、該検出器が臨界サイズの氷の形成を検出したら、本装置は、更なる氷の形成を防ぐために冷却要素２８をオフに切り換えるように構成され得る。一旦、凍った流体の塊がその後、臨界サイズ未満のサイズへと縮小したら、冷却要素は再作動され得る。検出器は、冷却要素２８からある一定の距離の流体と熱接触するサーマルプローブＰの形態であり得る。検出器と熱接触する流体は、一旦凍った流体が検出器Ｐと接触状態になると、凍った流体の温度かそれに近い温度まで低下する。比較的急な温度変化は、一般に、凍結氷の塊と該凍結塊から非常に短い距離内で該氷と接触する流体との間で生じることが理解されるべきである。
【０１１４】
万一冷却要素２８への電力供給が遮断又は停止された場合、第１及び第２流体リザーバ２０ａ、２０ｂ内の水に与えられる移動（ずれ、置き換え）プロセスが継続し、他方、凍った流体の塊が第１流体リザーバ２０ａに留まる。一旦凍った流体の塊が用い尽くされたら、移動プロセスは、ゆっくりし始めるが、第２流体リザーバ２０ｂ内の水によるペイロードスペース１２からの熱の継続的吸収によって維持される。流体容積における臨界温度未満の温度の水の高い比熱容量及び水の顕著な容量のため、第２流体リザーバ２０ｂの下方領域の温度は、かなり長い時間、４℃に又はこれに近い温度に留まる。
【０１１５】
換言すれば、たとえ冷却要素２８への電力の供給がなくても、臨界温度の水の沈下し臨界温度以上又は未満の水をずらす自然な傾向は、第１及び第２流体リザーバ２０ａ、２０ｂ又はこれらの少なくとも下方領域が電力喪失後しばらく臨界温度又はその付近に水を保持するという結果をもたらし、ペイロード室１２が延長された時間の間、許容できる温度範囲に維持されることを可能にする。本発明の実施形態は、電力喪失後、数週間までの期間、第２リザーバ２０ｂ内の流体をターゲット温度に維持することができる。
【０１１６】
図４及び５は、既存の冷凍機器に後付けられるように適合する図２の実施形態の変形を例示する。図４の実施形態において、ケーシング１０の外部形状は、慣用の冷蔵庫（図示せず）の内部容積を補完しかつ該内部容積内に着座するように構成される。特に、ケーシング１０の後面の下方領域には、該冷蔵庫の凝縮器及びモータのためのハウジング（該冷蔵庫の下方後部にしばしば配置される）を収容するために内側に段が付けられる。
【０１１７】
図５の実施形態において、ケーシング１０の変更した外部形状に加えて、冷却要素２８は、第１流体リザーバ２０ａの外部に配置され、代わりにケーシング１０の後壁に一体化され、第１流体リザーバ２０ａに収容される水と熱連通する。
【０１１８】
図４及び５の実施形態の動作は、図２の実施形態の動作と実質的に同じである。第１流体リザーバ２０ａの外部の冷却要素２８の位置付けは、例えば図２の実施形態におけるケーシング１０の外部形状とは無関係に実施され得ることも認識される。
【０１１９】
図４及び５の実施形態の更なる変形（図示せず）において、冷却要素２８は除去され、ケーシング１０の後壁が、膜又は他の熱伝導性の板、要素、部材又は構造等の熱伝導部分により取って代わられる。この構成において、冷却手段は既存の冷蔵機器自体を備え、該冷蔵機器の冷却要素は、冷却要素２８の機能を実行するために使用される。そのような実施形態の動作は、伝導性膜を通じて、第１流体リザーバ２０ａの水が冷却され（この場合、冷蔵機器と熱連通する冷蔵機器の冷却装置により）、上述した熱誘発流体移動プロセスを確立する点で図２の実施形態の動作と実質的に同じである。
【０１２０】
次に図６及び７の実施形態を参照して、デュアルペイロードスペース構成が示される。この実施形態において、流体で満たされた冷却室５０は、ケーシング１０内に設けられ、ペイロード室１２ａ、１２ｂが冷却室５０の両側に規定される。冷却室は、少なくとも部分的に三つの室に区分され、該三つの室それぞれは、二つの直立でほぼ平行な壁２２ａ、２２ｂの形態の堰手段により、中央流体リザーバ２０ａ及び二つの外側体リザーバ２０ｂ１、２０ｂ２とを規定する。例示の実施形態において、壁２２ａ、２２ｂは、冷却室５０の上壁へと十分には延びておらず、そのため、流体リザーバ２０ａ、２０ｂ１、２０ｂ２各々の上方領域にわたって配置される流体混合領域２６を規定する。
【０１２１】
この実施形態において、中央流体リザーバ２０ａは、電動冷却要素２８の形態の冷却手段を収容し、そのため、図２の実施形態の第１流体リザーバ２０ａに機能的に等価である。同様に、外側流体リザーバ２０ｂ１、２０ｂ２各々はペイロード室１２ａ、１２ｂ各々と熱連通し、そのため、図２の実施形態の第２流体リザーバ２０ｂに機能的に等価である。
【０１２２】
図６の実施形態の動作は、図２の実施形態の動作と同様である。特に、中央流体リザーバ２０ａ内で臨界温度未満に冷却された水は、リザーバの底部へと沈下する臨界温度の水により流体混合領域２６に向けてずらされる。臨界温度未満の水は、流体混合領域２６において外側流体リザーバ２０ｂ１、２０ｂ２からのより暖かい水と混合する。これにより、該暖かい水は、熱移動プロセスにおいて臨界温度に向けて冷却され、そのため、外側流体リザーバへと沈降し、より暖かい水を流体混合領域２６へと上方に押し退ける。中央流体リザーバ２０ａからの臨界温度未満の水は、この熱移動プロセスにより臨界温度に向けて暖められ、対応する密度の増長により、中央流体リザーバ２０ａへと沈下し、これにより、より冷たい水を流体混合領域２６へと上方に押し退け、該プロセスが繰り返される。ある実施形態において、一つの流体リザーバ内で上昇する流体は、その後、異なる流体リザーバ内で降下し得ることが理解されるべきである。
【０１２３】
このプロセスは、外側の流体リザーバ２０ｂ１、２０ｂ２の水が４℃又はその付近の実質的に定常状態に達するまで続き、リザーバ内の水の継続的熱誘発移動及びその後の流体混合領域２６内での混合によってその温度又はその付近に維持される。
【０１２４】
図７の実施形態は、図６の実施形態に構造的に類似する。しかしながら、この実施形態において、冷却要素２８は、ペイロード室の企図する動作温度未満の温度にある冷却材５２の塊に取って代わられる。それは、典型的には０℃未満である。塊５２を、使用前に慣用の食品冷凍庫内に置くことにより、−１８℃付近の温度を得ることができ、−３０℃以下は冷凍ユニットの効果と張り合うであろう。冷却材５２の塊は、適切な熱塊を有する任意のものであり得る。しかしながら、水氷が特に適切であり、それは、水氷が容易に利用でき、好都合に高い融解潜熱を有するからである。
【０１２５】
氷は、医療用品の輸送及び貯蔵に使用される標準０．６リットルのプラスチック被覆されたアイスパックの形態であり得る。他のサイズのアイスパックも有益である。他の構成も使用され得る。一実施形態において、一つ又は複数の氷ブロックすなわちアイスキューブの塊が中央流体リザーバ２０ａ内に導入される。この場合、氷の押し退け容積が溶けた時の相当容積よりも大きいため、リザーバ内の水の全体容積は氷が溶けるにつれ減少する。氷が溶けて氷の容積が減少する際に流体混合を可能にするため、熱バリア２２ａ、２２ｂ上の十分な水のドラフトが冷却室５０内で維持されるべきである。ある構成に加えて又は代えて、液体ドレイン構成が設けられ得る。
【０１２６】
図８は、本発明の更に別の実施形態を平面図で例示する。この実施形態において、流体が充満した円筒状冷却室５０がケーシング１０内のほぼ中央に配置され、ペイロード室１２は、冷却室５０の外部の空間により規定される。室５０の他の位置も有益である。
【０１２７】
冷却室５０は、冷却室の下方面から上方に延びる、ほぼ直立で円筒状又は管状壁２２の形態の堰手段により内側及び外側流体リザーバ２０ａ、２０ｂに分割される。壁２２により境界付けられた円筒容積は、内側流体リザーバ２０ａを含み、他方、壁２２の外部の環状容積は外側流体リザーバ２０ｂを含む。例示の実施形態において、壁２２は、冷却室５０の上壁には完全に延びず、これにより、流体リザーバ２０ａ、２０ｂ各々の上方領域にわたって配置された流体混合領域（図示せず）を規定する。
【０１２８】
この実施形態において、内側流体リザーバ２０ａは、電動冷却要素２８の形態の冷却手段を収容し、そのため、図２の実施形態の第１流体リザーバ２０ａと機能的に等価である。同様に、外側流体リザーバ２０ｂは、ペイロード室１２と熱連通するため、図２の実施形態の第２流体リザーバ２０ｂと機能的に等価である。
【０１２９】
図８の実施形態の動作は、図２の実施形態の動作と類似する。特に、内側流体リザーバ２０ａ内で臨界温度未満に冷却された水は、該リザーバの底部へと沈下する臨界温度の水により流体混合領域２６に向けてずらされる。臨界温度未満の水は、流体混合領域２６内の外側流体リザーバ２０ｂからのより暖かい水と混合する。これにより、該より暖かい水は、熱移動プロセスにおいて臨界温度に向けて冷却され、外側流体リザーバ２０ｂへと沈降し、暖かい水を流体混合領域２６へと上方に押し退ける。内側流体リザーバ２０ａからの臨界温度未満の水は、臨界温度に向かうこの熱移動により暖められ、対応する密度の増長により、中央流体リザーバ２０ａへと沈下し、これにより、より冷たい水を流体混合領域２６へと上方にずらし、該プロセスが繰り返される。
【０１３０】
このプロセスは、外側流体リザーバ２０ｂ内の水が４℃又はその付近の実質的に定常状態に達するまで続き、流体リザーバ内の水の継続する熱誘発移動及び、その後の流体混合領域２６内での混合により、その温度又はその付近に維持される。
【０１３１】
図６〜８の実施形態は、スーパーマーケットに見られるような小売り棚に有利な用途を見出し得ることが理解される。両側でアクセス可能なペイロード室１２ａ、１２ｂ間、又はケーシング内の中央に冷却室５０を配置することにより、３６０度のペイロード室１２が設けられる。そして、装置１は、スーパーマーケットの隣り合う通路間に、又は、中央に位置付けられた独立型ユニットとして位置付けられ得る。これは、小売り正面を増長し、商品配置の柔軟性を改善する。
【０１３２】
次に図９ａ及び９ｂを参照して、図８の実施形態の変形が示される。この実施形態において、冷却室５０は、ケーシング１０の上下壁間に十分に延び（これは本質的ではないが）、また、熱バリア２２は、低熱伝導率を有する材料から形成されたシリンダー又はスリーブ６０によって包囲される。シリンダー６０の長さは、例えば次のように変更可能である。すなわち、シリンダー６０は、その最小長さで、環状壁２２の端部へとほぼ延び、これにより、内側及び外側流体リザーバ２０ａ、２０ｂ間の熱流路を保ち、その一方、その最大長さで、冷却室５０又はケーシング１０の上壁と隣接するように延びる。この延長した長さの構成において、外側流体リザーバ２０ｂは、内側流体リザーバ２０ａから流体隔離されかつ断熱（もしくは隔絶）される。
【０１３３】
一実施形態において、スリーブは、蛇腹構成６０の形態を採り得ることが想定される。蛇腹構成６０の自然長さは、壁２２の高さに匹敵するが、内側流体リザーバ２０ａを閉じるか及び／又は封止するように伸ばされ又は拡張され得る。蛇腹６０は、冷却時に該蛇腹が閉位置に向けて拡張するように構成されたバイメタル構造からなり得る。
【０１３４】
そのような構成は、冷凍装置がしばしばあるいは規則的に移動又は再配置することが必要な可動性の用途で有益であり得る。装置したがって流体容積の移動は水をかき回す傾向があり、通常の熱誘発流体移動プロセスを乱す。
【０１３５】
しかしながら、本実施形態において、装置の移動を通じてかき回される際、中央流体リザーバ２０ａのより冷たい水は、外側流体リザーバ２０ｂへと流入するようにされ得、これによりリザーバ２０ｂの温度を下げる。この温度の低下は、蛇腹構成６０を「活性化」してスロット又は孔２４を閉じ、そのため、図９ｂに示すように中央流体リザーバ２０ａを実質的に隔絶する。
【０１３６】
一旦装置が再配置され、外側流体リザーバ２０ｂの水温が上昇すると、蛇腹構成６０は、その自然長さへと縮小し、望ましい流体移動プロセスが再確立されることを可能にする。
【０１３７】
蛇腹構成６０の内側面は、そこを通じてのかなりの熱伝導を防ぐように隔絶され得る。
【０１３８】
蛇腹構成は、該装置内の熱伝導プロセスを乱すために選択的に閉じ、かつ該プロセスが再度確立されるべき時に開放することができる弁の形態として機能することが上記から理解される。そのような弁手段を設けることは、外側流体リザーバ２０ｂ内の流体の温度が変化することを可能にし得ることも想定される。特に、例えば蛇腹構成６０を部分的に伸ばして、壁２２の端部と冷却室５０の上壁との間の空隙２４の深さを低減することにより、中央流体リザーバ２０ａの水と外側流体リザーバ２０ｂの水との間の熱伝導が選択的に調整（例えば低下）され得る。これは、外側流体リザーバ２０ｂの水温が臨界温度以上に高まることを許容し、これは、ペイロード室１２に収容された物又は商品の性質によっては有益であり得る。
【０１３９】
用途に応じて、任意の望ましい温度で蛇腹構成６０が動作する、すなわち開放及び／又は閉鎖するように構成され得ることが想定される。例えば、バッテリークーラーにおいて、蛇腹６０は、ほぼ２５℃の温度で閉じ、かつ、外側流体リザーバ２０ｂ内の水温がこのレベルを超えた時により冷たい水を開放するように構成され得る。
【０１４０】
蛇腹構成以外の弁手段、例えば、調整可能な開口を有するスロット、可動シャッター、仕切り弁、ボール弁、バタフライ弁、又は他の任意の適切な弁等もある実施形態において有益であり得る。
【０１４１】
別の実施形態（図示せず）において、蛇腹構成６０又は他の弁のタイプは、ケーシング１０の上壁を通じて、それに取り付けられた格納式の手提げハンドルに連結される。手提げハンドルは、引っ込み位置と展開使用位置との間を可動であり、後者は、本装置がユーザーにより持ち運ばれることを可能にする。蛇腹構成６０又は他の弁手段は、ハンドルの展開位置で蛇腹が拡張されて上壁と隣接し、これにより実質的に中央リザーバ２０ａを外側流体リザーバ２０ｂから封止するようにハンドルに連結される。他の弁手段の場合、例えば、リザーバ２０ｂからリザーバ２０ａを隔絶するために仕切り弁の弁部分を上方に持ち上げることにより（又はそれを下方に動かすことにより）、ハンドル手段の持ち上げが弁手段の閉鎖を引き起こし得る。そのような構成は、ハンドルの展開を要する装置１の運動中、輸送中の流体の混合及び結果として生じる熱的分断を制限するようにリザーバが相互に隔絶される。一旦装置が再配置されると、ハンドルが降下され又は引っ込められ、蛇腹構成６０をその自然開放位置へと引っ込ませ、又は他の弁手段を開放させる。
【０１４２】
ハンドルはまた、装置のドア又は閉鎖部に連結され得ることが想定され、これは、ハンドルの展開が、蛇腹を上昇させ又は他の弁手段を閉じて流体リザーバを実質的に封止するのみならず、付加的に、該閉鎖部をロックするようにされる。装置の再配置後のハンドルの解放は、蛇腹構成６０を降下させ又は他の弁手段を開放させ、閉鎖部をロック解除する。
【０１４３】
上述した蛇腹構成６０は図９ａ及び９ｂの実施形態に限定されず、図２〜８の実施形態で使用されるように容易に適合又は再構成され得ることが認識される。
【０１４４】
上記したように、上述した格納式ハンドルは、蛇腹構成を備えていない弁に連結され得ることが更に理解されるべきである。引っ込み位置のハンドルでは、弁が開放するように構成され得、展開状態（装置が持ち運ばれているような）のハンドルでは、弁は閉じるように構成され得る。
【０１４５】
上記の記述は、水の最大密度は４℃で生じることを前提とし、これは純水の場合である。最大密度が生じる温度は、不純物の水への導入により変化し得る。例えば、塩が水に濃度３．５％（ほぼ海水の濃度）加えられた場合、最大密度は、２℃近くで生じる。これは、特定の用途でペイロードスペースの温度を調整するために使用され得る。他の添加剤は、必要に応じて、臨界温度を上げるか又は下げるために使用され得る。
【０１４６】
図１０は更なる実施形態を例示し、該実施形態において、流体容積１４内の壁２２の位置は調整可能である。上記した蛇腹構成６０と同様に、壁２２の位置の調整は、流体移動プロセスが変更すること、例えば、遅くなったり、減ったりすることを可能にする。例示の実施形態において、壁２２は、第１及び第２流体リザーバ２０ａ、２０ｂの上方開口の面積を変えるように、壁２２の下端部の周りを枢動（回転）可能である。これは、第１及び第２流体リザーバ間の流体の流れに影響を与えるように、従ってそれらの間の熱移動を制御するように使用され得る。例えば、ペイロード室１２に向けて壁２２を傾けることにより、第２流体リザーバ２０ｂの上方開口の面積は縮小し、これにより、そこから流体が移動する速度を下げる。これは、次いで、第２流体リザーバ２０ｂの流体の温度が、所望により４℃以上の温度に維持されることを可能にする。上記より、この実施形態における可動壁２２は、弁手段としても機能することが理解される。
【０１４７】
ペイロード室１２に向かって傾けられている壁２２により与えられる別の有益な効果は、第１流体リザーバ２０ａ内の氷の形成が、混合領域２６へのより冷たい水の上方への流れを阻止することなく助長され得る点である。この有益な効果は、壁２２がペイロード室に向けてある角度で傾斜してすなわち傾けられて実質上恒久的に固定された場合にも等しく適用可能であり、この構成はこの用途で想定される。
【０１４８】
本発明のある実施形態は、物品、例えばワクチン、腐りやすい食品、並びに瓶あるいは飲料缶等の複数の飲料容器等を貯蔵及び冷却するための新規かつ独創性のある装置を提供し、該装置に、電力喪失後の数時間、望ましい温度範囲内に維持され得る温度制御貯蔵手段を与えることが認識される。本発明の実施形態は、温度に敏感な製品の長期貯蔵を可能にするため、該装置内の受動的に熱エネルギーの流れを調整するように構成される。
【０１４９】
特別な利益は、本発明の実施形態において、流体リザーバ２０ａ、２０ｂがペイロード室１２と並列構成で配置されるという特徴である。ペイロード室上のヘッドスペースの使用を回避することにより、ペイロード室の寸法、形状及び位置を設定するために.より大きい自由度が提供される。
【０１５０】
本発明の他の実施形態は、物品を冷却するためのクーラー、例えば、バックアップ電源として使用されるバッテリーを冷却するためのバッテリークーラー等を提供する。この場合、バッテリーは、ペイロード室１２に、又は第２もしくは外側流体リザーバ２０ｂ、２０ｂ１、２０ｂ２（図６）と熱連通する別の領域に収容され得る。ある実施形態において、第２室２０ｂの流体は、一つ又は複数の流体導管を介してバッテリーを冷却するための熱交換器と流体連通するように与えられ得る。
【０１５１】
従って、第２流体リザーバ２０ｂは、構造、装置又は構成部品を冷却するための冷却剤の源として機能し得る。ある実施形態において、熱交換器は、例えば流体導管の形態で第２流体リザーバに通され得る。前記導管は、該導管を流れる流体、例えば液体又は気体と、第２流体リザーバ２０ｂ内の液体との間の熱交換を可能にする。導管を通過する流体は、例えば、飲料、液体燃料、ガス状燃料等の燃料、又は他の任意の適切な液体であり得る。
【０１５２】
本発明の実施形態は、流体容積内の熱誘発流体移動を用いて、主として流体を通じる熱伝導により、比較的遅い及び／又は緩やかな熱移動プロセスをもたらし得る。しかし、熱移動プロセスは、システムの始動時、第２もしくは外側流体リザーバ２０ｂ、２０ｂ１、２０ｂ２を動作温度へとより迅速に到達させるために、より急速に生じ得る。
【０１５３】
図１１は、更なる実施形態の断面概略図であり、ここで、壁２２は、流体容積１４内に位置付けられ、これは、例えば、壁２２の下方縁とケーシング１０のベースとの間に空隙又はスリット３０が設けられるようにされる。空隙３０は、液体が第１流体リザーバ２０ａから第２流体リザーバ２０ｂへと、またその逆に通過することを可能にする。
【０１５４】
ある別の実施形態において、一つ又は複数のスリット又は孔が、流体の流れを壁２２の一方の側から他方の側へと通すために壁２２の下方領域に設けられ得る。ある代替例では、ケーシング１０のベースから比較的短い間隔、上昇する基底壁が設けられ、空隙３０が基底壁の上方縁と壁２２との間に設けられる。
【０１５５】
使用において、空隙３０の存在は、第２流体リザーバ２０ｂ内の液体の、したがってペイロード室１２のより急速な最初の冷却を助長する。これは、最初に冷却するや否や、冷却要素２８によって冷却されてきた流体が、その臨界温度に向かって冷却されつつ最初に沈下し得るからである。すると、第１流体リザーバ２０ａの下方領域において、流体は第２リザーバ２０ｂの流体に冷却をもたらすことができる。第１リザーバ２０ａ内に落下する流体による第２リザーバの流体の冷却は、熱伝導により生じ得る。加えて、冷却は、空隙３０を通る第１流体リザーバ２０ａから第２流体リザーバ２０ｂへの冷却された流体の通過によってもたらされ得る。
【０１５６】
最終的に平衡状態が実現され得、平衡状態では、冷却要素２８により臨界温度未満に冷却される第１リザーバ２０ａの流体は、臨界温度の流体の沈下により上方にずらされ、（ある実施形態において）第２流体リザーバ２０ｂの上方領域に配置された例えばほぼ１０℃のより暖かい流体と遭遇し混合することが理解されるべきである。従って、暖かい流体から冷たい流体への熱の移転は混合領域２６内で起こり、第１流体リザーバ２０ａからのより冷たい流体が臨界温度に向けて温度を上げ、また、第２流体リザーバ２０ｂからのより暖かい流体が臨界温度に向けて温度を下げるようにする。そのため、流体混合領域２６は装置１の熱移動領域を規定し、該熱移動領域において第１及び第２流体リザーバ２０ａ、２０ｂからの流体間の熱移動が生じる。第１及び第２リザーバ２０ａ、２０ｂの流体は、領域２６において混合することが許容されないことが理解されるべきである。領域２６は、流体混合領域ではない熱移動領域を規定する。
【０１５７】
ここに記述したように、冷却要素２８は、例えばアイスパック等の氷の塊の形態であり得、又は、第１流体リザーバ２０ａ内、随意的には第１流体リザーバ２０の下方領域に、例えば第１流体リザーバ２０ａの総深さの３分の１以上の深さで浸漬されて保たれるばらばらの氷の形態であり得る。冷却要素は、第１流体リザーバ２０ａの液体を冷却するように動作可能な電子冷却要素を備え得る。該冷却要素は、凍った塊を作るために、第１流体リザーバ２０ａの流体を凍らせるように動作可能であり得る。凍った塊と熱連通する流体は、これにより臨界温度未満に冷却され得る。
【０１５８】
ある実施形態において、装置１は、空隙３０を開放及び閉鎖するように動作可能であり得る。例えば、装置１の最初の始動後、第１及び第２流体リザーバ２０ａ、２０ｂの流体が十分に冷却された際、空隙３０は閉鎖され得る。空隙３０は、空隙３０が壁２２とケーシング１０の基底面もしくは上述した基底壁との間に設けられる場合、壁２２の下方への運動により閉じられ得る。一つ又は複数のスリット又は孔が壁２２に設けられる場合、スリット又は孔は、シャッター構成を用いて開放及び閉鎖され得る。他の構成も有益である。
【０１５９】
ある実施形態において、冷却要素２８に対する電力の喪失、又は、例えばアイスパックの氷の溶融等による他の冷却手段の喪失の後、有益な冷却を延長するため、空隙３０が確立（開放）され得る。従って、第１リザーバ２０ａの下方領域における臨界温度の流体は、第２流体リザーバ２０ｂのより暖かい流体から熱エネルギーを受け取り得、第２リザーバ２０ｂの流体を冷却する。他の構成も有益である。
【０１６０】
図１２は、液体で満たされたライナー５０の形態の、本発明の実施形態に従う装置５０を示す。ライナー５０は、断熱容器内に配置されて、該容器内の一つ又は複数の物体を冷却するように構成される。
【０１６１】
図１２に示すライナー５０は、平面図で実質的にＣ字形状である。これは、図２と類似の態様の壁２２（図示せず）により分離された第１及び第２流体リザーバ２０ａ、２０ｂ（図示せず）を有する第１部分５２を含む。第２流体リザーバ２０ｂは、二つの流体充満チーク部５４、５６と熱連通状態（及びある実施形態では流体連通状態）にある。チーク部５４、５６は、第１部分５２の両端部から横方向に突出する。第１部分５２は、図１２の実施形態においてチーク部５４、５６と実質的に同じ高さであるが、他の構成も有益である。
【０１６２】
使用において、ライナー５０は流体で満たされ、これは、例えば、第１及び第２流体リザーバ２０ａ、２０ｂ及びチーク部５４、５６が十分に高いレベルまで満たされるようにされる。第１リザーバ２０ａの流体は、次いで、冷却要素２８により冷却される。冷却要素２８は、例えば、電子冷却要素２８又は上記したような凍った流体の塊の形態であり得る。冷却要素２８は、第１流体リザーバ２０ａ内の液体を臨界温度未満に冷却する。上述した実施形態の場合と同様に、冷却要素２８により臨界温度未満に冷却される第１リザーバ２０ａの流体は、臨界温度の流体の沈下により上方にずらされ、第２流体リザーバ２０ｂの上方領域に配置された、例えばほぼ１０℃のより暖かい水と遭遇し混合する。その際、混合領域２６（図２）内でより暖かい流体からより冷たい流体への熱の移動が起こり、第１流体リザーバ２０ａからのより冷たい流体の温度を臨界温度に向けて上げ、かつ第２流体リザーバ２０ｂからのより暖かい流体の温度を臨界温度に向けて下げる。ライナー５０の第１部分５２における第２流体リザーバ内の流体がチーク部５４、５６の流体と熱連通するため、チーク部５４、５６の流体の冷却が生じる。
【０１６３】
第１部分に加えてチーク部５４、５６が設けられる図１２の実施形態は、図２の装置１等のチーク部を有しない装置と比較してより大きい表面積を持つ装置５０が設けられ得るという利点を有する。
【０１６４】
更に、ライナー５０の形態の装置５０の用意は、ライナー５０を冷凍装置に挿入することにより、任意の適切な断熱容器を該冷凍装置に転換する可能性を許容する。従って、本発明の実施形態は、慣用の冷蔵庫が本発明の実施形態に従う冷凍装置（図１２のライナー５０等のライナーを該装置に導入することにより）に転換されることを可能する。
【０１６５】
本発明の実施形態に従うライナー５０は、一つだけのチーク部５４、５６を有して設けられ得ることが理解されるべきである。ライナー５０は、一つ又は複数のチーク部５４、５６が図１２の実施形態のチーク部５４、５６とは異なる形状、及び／又はサイズであるように設けられ得る。ある実施形態において、装置は、断熱容器に導入に適するように設けられる。該装置は、図１２の装置に類似であるが、一つ又は複数のチーク部５４、５６を有さない。装置は、慣用の冷蔵庫等の断熱容器内への導入に適した「後付け」装置と呼ばれ得る。ある実施形態において、慣用冷蔵庫の冷却要素は、第１流体リザーバ２０ａの冷却要素２８として使用され得る。あるいは、ある実施形態において、慣用冷蔵庫の冷却要素は、第１流体リザーバ２０ａの冷却要素２８を冷却するために使用され得る。他の構成も有益である。
【０１６６】
図１３は、装置のケーシングの表面部が除去された本発明の実施形態に従う装置の正面図であり、他方、図１４は、装置のケーシングの側部が除去された装置の側面図である。該装置は、図２の装置と同じ態様で機能する。各図の場合と同様に、各実施形態の同じ機能は同じ参照番号が与えられる。
【０１６７】
図１３及び図１４の装置１は、上記した装置とは、ペイロード容積１２がより小さくかつ第２流体リザーバ２０ｂの流体内に浸漬される点で異なる。更に、レセプタクル４２が設けられ、第２流体リザーバ２０ｂの流体に浸漬され、レセプタクル４２内に貯蔵のための物品が配置され得る。
【０１６８】
複数の孔４０がケーシング１０の側壁１０ａ、１０ｂ各々に設けられる。各孔は、各レセプタクル４２内への開口を規定する。図示の実施形態において、レセプタクルは、瓶又は炭酸飲料缶４４等の飲料容器を保持するためのものである。例示の実施形態において、２０のレセプタクル４２が設けられ、各側壁１０ａ、１０ｂは、五つの水平例が二つで１０の孔４０を備える。レセプタクルは、ケーシング１０内のほぼ中間高さでペイロード容器１２と容器１０の上壁１０ｃとの間に配置される。
【０１６９】
各レセプタクル４２は、内側に向けられた閉端状の管、ソックス又はポーチ４６からなる。該管、ソックス又はポーチ４６は、例示の実施形態において、ゴム等の可撓性材料又は弾性材料から形成され、その閉端で開口４０に隣接する端よりも細くなる円錐の形状を採る。
【０１７０】
各ポーチ４６は、そこへの飲料容器４４の挿入が弾性材料を該容器の本体の周囲で広げるような大きさとされる。これは、容器４４がポーチ４６にしっかりと把持されることを可能にし、使用中又は輸送中に容器４４が落下するのを防ぐ。加えて、容器４４と物理的に接触するポーチ４６の表面積は増長され、これにより、第２リザーバ２０ｂ内の流体と容器４４との間の熱移動を改善し又は最適化する。
【０１７１】
ポーチ４６が開口４０を通じてつぶしたり又は開口４０から脱落させる第２リザーバ２０ｂの流体からの圧力を防ぐため、対向するポーチ４６がそれぞれの閉端で互いにくっ付けられる。代替実施形態（図示せず）において、各ポーチ４６の閉端は、容器１０の対向壁の内側面に取り付けられるか又はピンで留められる。他の構成も有益である。
【０１７２】
例示したテーパー付きポーチを用いる代わりに、非テーパー管状形状のポーチを含む他の任意の適切な形状が使用され得る。ある実施形態において、管は、そこに置かれた物品の効率のよい冷却を可能にするため、十分に低い熱抵抗（耐熱性）の壁を有する硬い材料から形成され得る。ある実施形態において、装置は、物品がある管内の一端部に挿入され、かつ他端部から分配供給されることを可能にするように構成され得る。他の構成も有益である。
【０１７３】
図１５は、本発明の更なる実施形態に従う装置１の正面図であり、該装置のケーシング１０の正面部が除去されている。図１６は、装置１の側面図であり、ケーシング１０の側部が除去されている。該装置は、図１３及び１４の装置とは次の点を除き同様である。すなわち、ポーチ４６が第２リザーバ２０ｂ内に配置された管４２の態様の熱交換手段により取って代えられている。管４２は、ケーシング１０の側壁１０、１０ｂに形成された第１及び第２孔４０ａ、４０ｂ間に延びる。孔４０ａの一つは、熱交換管４２内へと流れる流体に対する入口を規定し、他方、他の孔４０ｂは流体のための出口を規定する。
【０１７４】
例示の実施形態において、管４２の主要部は、ペイロード容器１２のために利用可能な空間を低減し得る包装容積を著しく増長することなく、第２リザーバ２０ｂ内に浸漬される管の長さを最大化するために、多数のコイルを有する螺旋形状である。
【０１７５】
熱交換管４２の各端部を規定する孔４０は、図に示されるように、ケーシングの同じ側部１０ａに形成され得るか、又は、隣り合う側部又は対向する側部に形成され得る。複数の熱交換器が、利用可能な空間に応じて装置１に設けられ得る。熱交換管４２は、ペイロード容器１２とケーシング１０の上壁１０ｃとの間の、ケーシング１０内のほぼ中間高さに配置される。
【０１７６】
熱交換器の管４２は、任意の適切な材料から形成され得る。しかしながら、高い熱伝導率を有する材料が、管４２を通過する流体と第２リザーバ２０ｂ内の流体との間の熱移動を最適化するのに好ましい。一実施形態において、例えば、管４２は、銅、ステンレス鋼、又は任意の他の適切な材料等の金属材料から形成される。
【０１７７】
使用において、冷却される流体、例えば、水又は炭酸飲料又は炭酸入りでない飲料等は、圧縮機又は流体ポンプを用いて又は重力供給により、例えば瓶又は樽等の貯蔵容器から入口４０ａを通って熱交換管４２内へと運ばれ得る。管４２内の流体からの熱は、この熱の温度が低下するように、管４２の壁を介する熱伝導を用いて、装置１の第２リザーバ２０ｂに収容される周囲冷水へと移される。冷却流体は、次いで、適切な飲料分配供給装置への配送のために出口４０ｂを通って吐出される。
【０１７８】
そのため、出口４０ｂを出る流体の温度は、管４２を囲む水の温度、管４２の長さ、及び入口４０ａと出口４０ｂ間の流体移動時間に依存する。ある実施形態において、第２流体リザーバ２０ｂ内の管４２の位置は、管４２を通る液体の所与の流量に対する、分配供給された液体の望ましい温度を提供するように設定され得る。
【０１７９】
本発明の実施形態はまた、冷却された（又は冷やされた）気体、例えば空気の流れを提供するのに適している。冷却された気体は、建物等の環境、物品を冷却するために、又は任意の他の適切な冷却用途のために使用され得る。
【０１８０】
図１７は、バッテリー寿命の変化（横座標）と時間の経過に伴うバッテリー温度を例示する。アレニウスの式によれば、バッテリー寿命は、一般に、温度の上昇により衰え、一般的経験則では、バッテリーの寿命は、バッテリー温度の１０℃の上昇あたり５０％低下する。
【０１８１】
従って、図１７から次のことが分かる。すなわち、３５℃（線３５）の温度でバッテリー動作の寿命は、２５℃（線２５）の温度のバッテリー動作の寿命のほぼ半分であり、かつ、１５℃（線１５）の温度のバッテリー動作の寿命のほぼ２５％である。
【０１８２】
バッテリー動作温度は、周囲温度及び該バッテリーからの電流引き込み（これはまた、バッテリーに加熱影響をもたらす）の両方に依存する。そのため、１５℃の周囲温度における動作バッテリーの温度は、３５℃の周囲温度の休止バッテリーの温度と同じか、又はそれよりも更に高いかもしれない。従って、高い周囲温度における長期間のバッテリーの動作は、バッテリーの寿命を７５%以上低下させ得、定期的な交換を必要とする。しかしながら、バッテリーを交換するコスト及び手配は、未開発国又は地理的遠隔領域では法外であり得る。
【０１８３】
次に、図１８を参照して、本発明の一形態を使用する装置が全体的に１００で概略形式で示される。装置１００は、一つ又は複数のバッテリーを冷却することが企図されるが、装置１００はまた、他の物品を冷却するのにも適している。例示の実施形態において、装置１００は、単一のバッテリー４０を冷却するように構成される。ここで、用語「バッテリー」は、単一のバッテリーもしくは電池、又は、バッテリーを集合的に形成する複数の電池のいずれをも含むように用いられる。本発明の実施形態は、複数の電池各々又はそのような複数の電池からなる単一のバッテリーを冷却するために用いられ得る。
【０１８４】
装置１００は冷却ユニット１を備え、ユニット１は、ペイロード室１２が設けられていない点を除き、図２に例示される冷却ユニットと類似である。その代りに、第２流体リザーバ２０ｂは、冷却モジュール５０の熱交換器５１と流体導管１８を用いて流体連通する。導管１８は、特定の用途及び動作導管に対して十分に大きい断面積を有するように大きさが設定される。
【０１８５】
例示の実施形態において、第１及び第２流体リザーバ２０ａ（図示せず）及び２０ｂの流体はほとんど水であるが、他の流体も有益である。ここに記述した各実施形態では、リザーバ２０ａ、２０ｂは、使用中の温度変化による流体容積の膨張を許容するため、好ましくは流体で完全には満たされない。弁は、リザーバ２０ａ、２０ｂの流体の液位上のケーシング１０内のいかなる気体の圧力も、雰囲気と実質的に平衡のままであることを可能とするために設けられ得る。
【０１８６】
上記したように、流体導管又は管１８は、熱交換器５１及びリザーバ２０ｂが流体連通するように第２流体リザーバ２０ｂの底部を熱交換器５１に連結する。すなわち、リザーバ２０ｂ及び熱交換器５１は、単一の連続した流体室を形成する。
【０１８７】
熱交換器５１は、比較的高い表面積対堆積比を有する薄い壁の立方形の容器を備える。例示の実施形態において、熱交換器５１は、その深さに比べ著しく大きい高さと幅を有する長方形状である。好都合なことには、本質的ではないが、熱交換器５１は、冷却されるバッテリー４０の形状に、大きさ及び表面積でほぼ対応する。
【０１８８】
高い表面積対体積比構成が、熱交換器５１の流体とバッテリー４０との間の熱移動を最適にし得るが、それにもかかわらず、熱交換器５１は、望ましい用途に従って実質的にどのような形状をも採り得る。熱交換器５１は、ここでも熱移動を向上させるため、金属材料等の高い熱伝導率又は熱透過率を有する材料から都合よく形成される。図面には示さないが、熱交換器５１は孔があけられ、一方の放射表面から他方へと熱交換器５１を通って延びる孔を有する。その目的は後述される。
【０１８９】
熱交換器５１はハウジング５５内に配置され、これは、冷却されるバッテリー４０の付近又はそれに隣接してほぼ直立配向で位置付けられるようにされる。ハウジング５５は、ダクト系統５８を介してファン又は圧縮機６０と流体連通する空気入口５６を有する。ファン又は圧縮機６０は、ダクト系統５８及び入口５６を介して、周囲空気を引き込み、これをハウジング５５内にポンプ送りするように構成される。
【０１９０】
図１９に示されるように、ハウジング５５は、熱交換器５１の対向壁間を通過する複数の交換導管５２を特徴とする。孔は対向壁に設けられ、導管５８を通って流れる空気が、複数の交換導管５２を介して熱交換器を通って流れることを可能にする。導管５２を通過した空気は、次に、バッテリー４０上を流れるように指向される。換言すれば、ファン又は圧縮機６０によりダクト系統５８内に引き込まれた空気は、入口５６を介してハウジング５５内へと流れ、バッテリー４０に向かって交換導管５２を通過する。ハウジング５５の通過において、該空気のいくらかは、熱交換器５１の周りに流れ、該空気の大部分は、熱交換器５１内に形成された交換導管５２を通って流れる。熱交換器５１の対向壁の孔の径は、比較的寸法が小さく、該孔から吐出される空気は複数の細い空気ジェットの形態を採り、これら空気ジェットは、バッテリー４０の外面に向けられる。導管５２内の気体の滞留時間を増やし、導管５２を通過する気体の更なる温度の低下を可能にするため、孔は交換導管よりも小径であり得る。
【０１９１】
図１８の装置の動作が以下に記述される。
【０１９２】
上述したように、第２流体リザーバ２０ｂ内の流体は、臨界温度の温度の関数としての流体密度が最大のため、該流体の臨界温度付近に維持され得る。熱交換器５５の流体が第２流体リザーバ２０ｂの流体の温度以上の温度にある場合、第２流体リザーバ２０ｂの流体は、導管１８を通って重力下で沈み、熱交換器５５内の流体を強制的に上昇させる。
【０１９３】
対流が第２流体リザーバ２０ｂ及び熱交換器５５により規定される流体容積内に確立され得、これにより、冷却された流体（例えば水）がリザーバ２０ｂから流体導管１８を通って熱交換器５５へと沈下し、より温かい（従ってより低密度の）流体を下方に押し退けることが理解されるべきである。このより温かい水は、導管１８を通じてリザーバ２０ｂ内へと上昇し、次いで、熱移動領域２６（図２）で冷却される。第２リザーバ２０ｂの流体の温度は、より温かい流体がリザーバ２０ｂに入ることにより上がる。結局、対流の速度は低下し、熱交換器５１内の流体を、熱交換器５１が第２リザーバ２０ｂの流体と流体連通していなかったならば別のやり方で達したであろう温度よりも低い温度でかなり停滞させる。
【０１９４】
図１８の構成は、バッテリー４０上を流れ、これによりバッテリー４０の温度を下げる冷却された気体により、バッテリー４０からの熱が吸収されることを可能にする。そのため、高い周囲温度にさらされているバッテリー４０は、簡易かつ効果的に冷却可能であり、バッテリー４０がより低い温度で維持されることを可能にし、バッテリー寿命に対する高い周囲温度の悪影響を軽減する。
【０１９５】
熱交換導管５２を通じて周囲空気の流れから吸収された熱は、熱交換導管５２内の流体の温度を高めることが理解される。ある実施形態及びある構成において、熱交換器５１内の流体により吸収された熱は、流体容積内の温度勾配により、二路のうちの一つにおいて上方（第２流体リザーバ２０ｂにおける）の流体に移転され得る。
【０１９６】
一例の流体として水を採ると、システム中の該水の温度が実質的にほぼ４℃で一定であるため、熱交換器５１の水の温度の上昇が、その密度を上方の水に比べて低減する。次いで、対流が確立され、これにより、熱交換器５１内のより温かくそのためより低密度の水が上方のより冷たい水により押し退けられる。より温かい水はリザーバ２０ｂに向かって上昇し、そこで第２流体リザーバ２０ｂ及び／又は熱移動領域２６において再度冷却され、その後、熱交換器５１へと沈降して戻る。そのため、熱は、主としてこのような対流により、熱交換器５１からリザーバ２０ｂへと移される。
【０１９７】
電動冷却要素２８への電力が維持され、かつファン又は圧縮機６０が依然として動作する一方、リザーバ２０ｂ及び熱交換器５１によって規定される水容積内の再循環は、無期限に継続し得、有利には周囲温度よりも低い温度にバッテリー４０を維持し、これにより、その使用寿命を引き延ばす。
【０１９８】
その一方、熱移動領域２６の水の温度が熱交換器５１の水の温度よりも十分に低い場合、熱交換器５１の水の密度は、交換導管５２を通る気体の流れによる温度の上昇にもかかわらず、熱移動領域２６の水の密度よりも大きいままであり得る。そのため、熱交換器５１内の水は熱交換器５１内に留まる傾向があり、水の循環は全く確立されない。
【０１９９】
ある実施形態において、熱交換器５１内の水により吸収される熱は、主として対流によりリザーバ２０ｂ内のより冷たい水へと移される。熱移動の速度は、熱交換器５１とリザーバ２０ｂとの間の温度差動に依存し得る。
【０２００】
再び、電力の供給は冷却要素２８及びファン又は圧縮機６０に対して保たれ得るのに対し、比較的大きな負の温度差動は、熱交換器５１の水とリザーバ２０ｂの水との間で維持され得る。そのため、熱交換器５１からの熱移動は、無期限に続き得、有利には、バッテリー４０を周囲温度よりも低い温度に維持し、これにより、その使用寿命を引き延ばす。
【０２０１】
例えば、計画停電中、又は電力が冷却要素２８へもはや供給されないような予期せぬ事態後など、万一外部電力供給１６からの電力が故障した場合でさえ、装置１０は、バッテリー４０に一時的冷却効果を提供することができる。冷却要素２８の領域で凍る水等の相変化流体を用いる装置の場合、凍った流体が溶けるまで数時間かかり得、その間、第１（そのため第２）流体リザーバ２０ａ、２０ｂの流体の冷却は続く。水の高い比熱容量のため、装置１０の水の容積は、著しい温度上昇を伴うことなく、該装置を横切って流れる周囲空気から多量の熱を吸収することができる。
【０２０２】
例として、１０００リットルの平均４℃の水を収容するシステムは、その温度が３５℃に到達する前に、該システムを横切って流れる空気からのほぼ１３０ＭＪの熱の吸収が必要であろう。第２流体リザーバ２０ｂの流体の温度が冷却要素１４に対する電力が切れ時点で４℃未満であった場合、吸収されることができるエネルギーの量は増長するであろう。
【０２０３】
本発明の実施形態は、一つ又は複数の物品、例えば一つ又は複数のバッテリー等を冷却するための簡易であるが効果的な方法及び装置を提供することが理解される。コンセントを使う電力又は他の外部電力が利用可能である期間、本発明の実施形態は、バッテリーを周囲温度よりも著しく下方に冷却し得、これにより、それらの使用寿命を維持する。外部電力の喪失後、本発明の実施形態は、温度上昇の速度を低減し、これにより少なくとも部分的にバッテリーの使用可能寿命に対する逆温度効果を軽減するように、バッテリーに対する冷却効果を維持することができる。
【０２０４】
本発明のいくつかの実施形態は、主として流体を通じた熱伝導により、比較的ゆっくりした及び／又は緩やかな熱移動プロセスを生じるように構成される。前記熱移動プロセスは、流体容積内の熱誘発対流により熱交換器の流体の温度を作動温度までより迅速に下げるように、システムの始動時においてはより急速にもたらされ得る。
【０２０５】
上述した実施形態は、本発明の一つの有利な形態を提供するが、一例としてのみ与えられ、限定を企図するものではない。この点に関し、特許請求の範囲内で本発明の実施形態に種々の変更及び／又は改良がなされ得ることが予想される。
【０２０６】
例えば、図１８の装置１００が単一のバッテリー４０を冷却して示されるのに対し、装置１００は、図２０に示すように、複数のバッテリーを冷却するためにも同様に使用され得る。この実施形態において、第２ハウジング５５ｂ及び熱交換器５１ｂは、第２バッテリー４０ｂに隣接して設けられ、また、ダクト系統５８は、第２ハウジング５５ｂ及び熱交換器５１ｂと連通するように延長される。同様に、第２流体導管１８ｂは、リザーバ２０ｂと第２熱交換器５１ｂとの間に設けられる。更なるバッテリーが装置１００により冷却される場合、これらの機能は必要に応じて複製される。冷却されるバッテリーの数が増えるにつれ、システムの熱容量を増長するようにリザーバ２０ｂのサイズを拡大することが必要であり得ることが認識される。
【０２０７】
ある実施形態（図示せず）において、前記又は各熱交換器５１は、システム内の水の循環を促進するためにデュアル流体導管１８によりリザーバ２０ｂと連通し得る。該組の各流体導管１８は、離隔した位置で、例えば熱交換器２０の両端部で、慣用の対流ラジエータの態様でそれぞれの熱交換器２０内へと開放し得る。他の構成も有益である。
【０２０８】
ハウジング５５における孔３０（及び交換導管５２）の数及び寸法は、所望に選択可能である。しかしながら、細い空気ジェットの配列を作り出す複数の小径穴の形成がバッテリー４０の表面上での境界層の浸透を支援し得、これにより、バッテリー４０から離れる熱移動を促進することが考えられる。しかしながら、ハウジング５５における前記又は各熱交換器５１の位置はそれ自体、本質的ではなく、熱交換器５１は、バッテリー４０付近に又はそれに隣接して単に位置付けられ得、又はバッテリー４０に直接取り付けられ得る。
【０２０９】
熱交換器５１がバッテリー４０と物理的に接触して取り付けられる場合、これは、そこを取る空気の流れを必要とすることなく、十分な冷却効果を提供することが想定される。この場合、ファン６０、ダクト系統５８、及びハウジング５５は、システムから除去され得る。
【０２１０】
ファン又は圧縮機６０が設けられる場合、これは、外部電力供給から又は、外部電力供給が故障した場合、バッテリー４０自体から電力が供給されるように構成される低電力装置であり得る。ファン又は圧縮機６０へ電力を供給するための光電池の使用は、特に有益であると考えられる。
【０２１１】
同様に、冷却要素２８には光電池から電力が供給され得る。そのような構成において、利用可能な太陽エネルギーの低減による電力の喪失は、一般に、暗闇の状況又は、周囲温度がより低く、そのためバッテリーを冷却する要求が低減する悪天候状況の時期と同時に起こる。
【０２１２】
リザーバ２０ｂ及び熱交換器５１が単一の連続容積を形成することは必須ではない。一実施形態において、熱交換器が、リザーバ２０ｂ内の流体と導管１８内の流体との間の熱を交換するために設けられ得る。そのため、少なくとも二つの分離した流体塊が提供され得、一つはリザーバ２０ｂ内の流体からなり、一つは導管及び熱交換器５１内の流体からなる。他の構成も有益である。例えば、加えて又はその代わりに、導管１８内の流体は、熱交換器５１の流体から流体分離（絶縁）状態であり得るが、熱交換器５１の流体と熱連通し得る。
【０２１３】
図１９の実施形態において、第２流体リザーバ２０ｂと導管１８との間の接合部に調整可能な制限弁Ｖが設けられる。弁Ｖは、リザーバ２０ｂから導管１８内への通路の断面積を低減するように動作可能である。この機能は、熱交換器５１内の流体の温度が制御されることを可能にする。弁Ｖは、ある実施形態では、熱交換器の流体の温度、リザーバ２０ｂの流体の温度に依存して、又は周囲空気温度等の他の任意の適切な温度に依存して、アクチュエータにより制御され得る。弁Ｖ（バタフライ弁、仕切り弁、又は他の任意の適切な弁Ｖ）の代わりに、例えば、導管１８を圧縮することにより又は他の任意の適切な方法により、導管１８の断面積を低減するために導管１８を伸ばすことによって導管１８を通る通路の断面積が変化され得る。
【０２１４】
図２１は、導管１８が必要ない本発明の更なる実施形態に従う装置を示す。図２１の実施形態において、第２流体リザーバ２０ｂには、第２流体リザーバ２０ｂを一方側から他方側へと直接通過する複数の交換導管５２が設けられる。図２０の実施形態に類似する態様にて、ファン、ブロア又は圧縮機６０が周囲空気等の気体を、交換導管５２と流体連通する導管５８に強制的に通すように構成される。交換導管５２を通過した空気は、冷却される物品、本例ではバッテリー４０に対して流れるように向けられる。
【０２１５】
図２１の実施形態において、堰手段２２を形成する壁は中空であり、ファン６０と交換導管５２との間の導管５８の一部を規定する。ある実施形態において、第１流体リザーバ２０ａを向く壁２２の一部には断熱材層２２ｌが設けられる。これは、中空壁２２を通過する気体と第１流体リザーバ２０ａ内の流体との間の熱エネルギーの移動を低減する。
【０２１６】
図２１の構成において、交換導管５２は、第１流体リザーバ２０ａから離される方向に、リザーバ２０ｂの後壁１０ｄに向かって（及びリザーバ２０ｂを通って）第２流体リザーバ２０ｂを通過して示される。ある代替的実施形態において、加えて又はその代わりに、左右の側壁１０ａ、１０ｂ（図１３の実施形態で示される）を介して（通って）交換導管５２が第２流体リザーバ２０ｂを通過し得る。交換導管５２は、ある実施形態において、図２１の実施形態の交換導管５２の方向に実質的に直角な方向に第２流体リザーバ２０ｂを通過し得る。
【０２１７】
ここに記述された本発明の実施形態において、システムの流体（例えば水）が最大の密度を有する温度は、塩等の添加剤により変化し得ることが理解されるべきである。例えば、塩化ナトリウム又は塩化カリウム等の塩の追加は、例えば水等の流体がその最大密度である温度を下げ得る。ある臨界温度未満で負の熱膨脹係率（すなわち、温度の低下による密度の低下）を呈しかつ前記臨界温度以上で正の熱膨脹率を呈する他の流体も有益であり得る。
【０２１８】
上述した実施形態は、本発明の実施形態の有益な形態を表すが、単なる例として与えられ、限定は企図されない。この点に関し、特許請求の範囲内で本発明に対し種々の変更及び／又は改良がなされ得ることが想定される。
【０２１９】
この明細書の記述及び特許請求の範囲全体にわたり、用語「備える」及び「含む」及びこれらの用語の変形、例えば「備えている」及び「備えた」は、「含むが、それに限定はしない」ことを意味し、他の部分、添加物、構成要素、整数、又は工程を除外すること（及び除外しないこと）を企図しない。
【０２２０】
この明細書の記述及び特許請求の範囲全体にわたり、単数形は、文脈が他の態様を必要とする場合を除き、複数形を含む。特に、不定冠詞が用いられる場合、明細書は、文脈が他の態様を必要とする場合を除き、複数形並びに単数形を企図するものとして理解されるべきである。
【０２２１】
本発明の特定の側面、実施形態又は例と共に記述された機能、整数、特徴、化合物、化学成分又は群は、不適合な場合を除き、いかなる他の側面、実施形態又は例にも適用できることが理解されるべきである。
【符号の説明】
【０２２２】
１  冷凍ユニット
１０  ケーシング
１２  ペイロード室
１４  流体容積
１６  熱伝導壁
１８  扉
２０ａ  第１流体リザーバ
２０ｂ  第２流体リザーバ
２２  熱バリア又は壁
２４  スロット又は開口
２６  上方領域又は液体混合領域又は熱移動領域
２８  冷却要素
【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９ａ】
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【図９ｂ】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８−１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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