(57)【要約】【課題】冷凍庫内に蓄冷材を適切に配置することによって、冷凍庫内の温度を氷点下に維持する。【解決手段】保冷対象物を収容する収容部および前記収容部内で蓄冷材を保持する保持部を備える保冷庫であって、前記収容部の体積をＶとし、前記収容部の内側面と外側面との熱伝達率をｈとし、前記収容部内の温度をＴｉｎとし、前記収容部の外部の温度をＴｏｕｔとし、前記蓄冷材の融点をＴｓとし、これらを用いて前記蓄冷材の表面積が定められる。【選択図】図３
2017133811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保冷対象物を収容する収容部および前記収容部内で蓄冷材を保持する保持部を備える保冷庫であって、
前記収容部の体積をＶとし、
前記収容部の内側面と外側面との熱伝達率をｈとし、
前記収容部内の温度をＴｉｎとし、
前記収容部の外部の温度をＴｏｕｔとし、
前記蓄冷材の融点をＴｓとしたときに、
前記蓄冷材の表面積は、数式（１）によって定められる保冷庫。
【数１】
2017133811.tif 000009
【請求項２】
保冷対象物を収容する収容部および前記収容部内で蓄冷材を保持する保持部を備える保冷庫であって、
前記収容部の体積をＶとし、
前記収容部の内側面と外側面との熱伝達率をｈとし、
前記収容部の外部の温度をＴｏｕｔとし、
前記蓄冷材の融点をＴｓとしたときに、
前記蓄冷材の表面積は、数式（２）によって定められ、前記収容部内の温度が０℃以下である保冷庫。
【数２】
2017133811.tif 000010
【請求項３】
保冷対象物を収容する収容部および前記収容部内で蓄冷材を保持する保持部を備える保冷庫であって、
前記収容部の体積をＶとし、
前記収容部の内側面と外側面との熱伝達率をｈとし、
前記蓄冷材を用いた場合の収容部内の温度をＴｉｎとし、
前記蓄冷材の代わりに表面積がＳｓ（α）である水で満たされた蓄冷材を用いた場合の収容部内の温度をＴｉｎ（α）とし、
前記収容部の外部の温度をＴｏｕｔとし、
前記蓄冷材の融点をＴｓとしたときに、
ｈV5/3を数式（３）で定義し、
前記蓄冷材の表面積は、数式（４）によって定められる保冷庫。
【数３】
2017133811.tif 000011
【数４】
2017133811.tif 000012
【請求項４】
前記保持部は、前記収容部の鉛直方向の長さを二等分する位置に設けられている請求項１から請求項３のいずれかに記載の保冷庫。
【請求項５】
前記収容部の体積Ｖが０．０６３ｍ３であり、
前記蓄冷材の融点Ｔｓが−１０．５℃であり、
前記蓄冷材の表面積が、０．１５６ｍ２である請求項１から請求項４のいずれかに記載の保冷庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保冷対象物を収容する収容部および収容部内で蓄冷材を保持する保持部を備える保冷庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、蓄冷材は、食品保存技術や医療技術等の様々な分野で用いられている。蓄冷材は、例えば、凝固点における潜熱を利用して、保冷効果を生じるため、保冷庫に用いられている。例えば、特許文献１には、家庭用冷凍庫において短時間で凍結し、かつ、それを確認することができる保冷材が開示されている。この保冷材では、１．８〜４モル重量％の塩化カリウム液が、厚み２ｍｍ以下、容積１リットル以下であり、半面以上が透明であるポリエチレン製容器に収容されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１２２３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
冷凍品は、環境温度が０℃以上となると溶解し、品質が著しく劣化するため、通常、冷凍庫で保存する。しかし、停電等により冷凍庫が機能しなくなると、冷凍庫内の温度が上昇し、冷凍品の品質が劣化する恐れがある。このため、冷凍庫が機能しなくなったとしても、冷凍庫内の温度を氷点下に維持する必要がある。そのために、蓄冷材を用いることが望ましいが、特許文献１記載の技術では、単に塩化カリウム液を使用した蓄冷材が開示されているのみで、冷凍庫内の蓄冷材の配置や大きさなどは記載されていない。また、停電等で冷凍庫が機能しなくなった場合に保冷効果を維持するための構成は開示されていない。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、冷凍庫内に蓄冷材を適切に配置することによって、冷凍庫内の温度を氷点下に維持することができる保冷庫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に、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の保冷庫は、保冷対象物を収容する収容部および前記収容部内で蓄冷材を保持する保持部を備える保冷庫であって、前記収容部の体積をＶとし、前記収容部の内側面と外側面との熱伝達率をｈとし、前記収容部内の温度をＴｉｎとし、前記収容部の外部の温度をＴｏｕｔとし、前記蓄冷材の融点をＴｓとしたときに、前記蓄冷材の表面積は、数式（１）によって定められる。
【数１】
2017133811.tif 000003
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、保冷庫の収容部の体積をＶとし、収容部の内側面と外側面との熱伝達率をｈとし、収容部内の温度をＴｉｎとし、収容部の外部の温度をＴｏｕｔとし、蓄冷材の融点をＴｓとして、蓄冷材の表面積を定めるので、停電等により冷凍機能が停止した場合であっても、保冷庫内の温度を所定の温度に保持することが可能となり、冷凍品の品質劣化を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る保冷庫の正面の断面図である。
【図２】本実施形態に係る保冷庫の右側面の断面図である。
【図３】計算条件に基づいて、各数値を数式（２）に代入して得た値をプロットした結果を示すグラフである。
【図４】実施例４の設定条件で実測した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明者らは、蓄冷材において、設計により調整することができるパラメータが蓄冷材の表面積と融点であることに着目し、蓄冷材の表面積および融点と、保冷庫に特有のパラメータとの関連性を見出し、蓄冷材の適切な表面積と融点とを選定することによって、所望の特性を得ることができることを見出し、本発明に至った。
【００１０】
すなわち、本発明の保冷庫は、保冷対象物を収容する収容部および前記収容部内で蓄冷材を保持する保持部を備える保冷庫であって、前記収容部の体積をＶとし、前記収容部の内側面と外側面との熱伝達率をｈとし、前記収容部内の温度をＴｉｎとし、前記収容部の外部の温度をＴｏｕｔとし、前記蓄冷材の融点をＴｓとしたときに、前記蓄冷材の表面積は、数式（１）によって定められる。
【００１１】
これにより、本発明者らは、停電等により冷凍機能が停止した場合であっても、保冷庫内の温度を所定の温度に保持することを可能とし、冷凍品の品質劣化を防止することを可能とした。以下、本発明の実施形態について、具体的に説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る保冷庫の正面の断面図であり、図２は、本実施形態に係る保冷庫の右側面の断面図である。保冷庫１は、断熱層３を有する筐体で構成されており、保冷庫１の内部には、高さの２分の１の位置に棚５が設けられている。棚５には、蓄冷材７が配置されている。
【００１３】
本実施形態に係る蓄冷材は、塩化ナトリウム水溶液、塩化カリウム水溶液、塩化カリウムおよび炭酸ナトリウムの水溶液、塩化アンモニウム水溶液、またはパラフィン水溶液からなる。ここで、蓄熱とは、熱を一時的に蓄え、必要に応じてその熱を取り出す技術のことをいう。蓄熱方式には、顕熱蓄熱、潜熱蓄熱、化学蓄熱があるが、本実施形態では、潜熱蓄熱を用いる。潜熱蓄熱は、蓄熱密度が高く、出力温度が一定である。なお、蓄熱材に防腐剤を混合させても良い。防腐剤は、例えば、メチルクロロイソチアゾリノン、メチルイソチアゾリノン又は塩素酸ナトリウム等を用いることが可能である。
【００１４】
本実施形態に係る保冷庫において、以下の計算条件を設定し、シミュレーションを行なった。
Ｖ：保冷庫内の体積…２９４Ｌ、１８０Ｌ、１００Ｌの３水準とした。
ｈ：断熱部分の熱伝達率…０．５、０．４の２水準とした。
Ｔｏｕｔ：外気温…２０℃、３０℃、４０℃の３水準とした。
Ｔｓ：蓄冷材融点…−６℃、−１２℃、−１８℃の３水準とした。
Ｓｓ：蓄冷材表面積…保冷庫１の棚５における蓄冷材の占有率を１００％、７５％、５６．３％、５０％、３７．５％、２５％の６水準とした。
【実施例１】
【００１５】
上記の計算条件に基づいて、各数値を数式（２）に代入して得た値をプロットすると、図３に示すグラフが得られる。
【数２】
2017133811.tif 000004
【００１６】
図３に示すように、ｙ＝０．０８３８ｘ＋０．６３７６の直線上に点が集まることが分かる。そして、ｙ＝０．０８３８ｘ＋０．３の直線よりも下側の領域であれば、保冷庫１内の温度Ｔｉｎが所定の温度以下となる。すなわち、ｙ＝０．０８３８ｘ＋０．３の直線を所望の温度特性としたときに、数式（１）を満たすように蓄冷材の表面積を定めることによって、所望の庫内温度を達成することが可能となる。
【実施例２】
【００１７】
数式（１）において、保冷庫１内の温度が０℃以下とするときは、Ｔｉｎが０となるため、数式（３）を満たすように、蓄冷材の表面積を定める。
【数３】
2017133811.tif 000005
【実施例３】
【００１８】
次に、ｈＶ５／３を推定する方法について説明する。融点が、既知である蓄冷材（例えば、０℃である水）を、表面積が既知の容器に充填し、所定の外気温Ｔｏｕｔにおいて保冷庫内の温度Ｔｉｎを測定する。条件は以下の通りである。
Ｖ：保冷庫内の体積
ｈ：断熱部分の熱伝達率
Ｔｉｎ：庫内の温度
Ｔｏｕｔ：外気温
Ｔｓ：蓄冷材融点
【００１９】
ここで、数（１）における蓄冷材の代わりに表面積がＳｓ（α）である水で満たされた蓄冷材を用いた場合の収容部内の温度をＴｉｎ（α）とし、ｈＶ５／３を数式（４）で定義する。
【数４】
2017133811.tif 000006
【００２０】
すなわち、融点と表面積が既知である蓄冷材を用いて、Ｔｉｎ（α）を測定する。次に、ｈ、Ｖを、表面積Ｓｓ（α）、Ｔｏｕｔ、Ｔｉｎ（α）で表す。その結果、蓄冷材の表面積を、ｈ、Ｖを用いずに定義することが可能となる。つまり、ｈ、Ｖは、設計上あいまいな値のため、実測で逆算することによって、これらを算出可能となる。ｈＶ５／３を定義したことから、蓄冷材の表面積は、数式（５）で定められる。
【数５】
2017133811.tif 000007
ここで、Ａを０．３とし、Ａ’を０．６３７６とした。
【実施例４】
【００２１】
次に、設定条件を以下の通りとする。
・保冷庫の庫内体積Ｖ＝４５×３５×４０ｃｍ＝０．０６３ｍ３
・外気温Ｔｏｕｔ＝３０℃
・庫内温度Ｔｉｎ＝０℃
・蓄冷材融点Ｔｓ＝−１０．５℃以下
ただし、蓄冷材として、塩化カリウム１８〜２２％水溶液、防腐剤としてエチレンジオキシジメタノール、イソチアゾール誘導体（５クロロ２メチル２水素イソチアゾール、２メチル２水素イソチアゾール等）を含む。
・熱伝達係数ｈ［Ｗ／ｍ２Ｋ］＝０．０２５Ｗ／ｍＫ（ウレタンの一般値）／０．０５ｍ（ウレタン厚さ）
【００２２】
これらを数式（６）に適用すると、蓄冷材の表面積が得られる。
【数６】
2017133811.tif 000008
【００２３】
すなわち、２６ｃｍ×２６ｃｍ×２ｃｍの直方体の表面積が０．１５６ｍ２であることから、数式（６）を満たすことが分かる。
【００２４】
図４は、実施例４の設定条件で実測した結果を示す図である。図４に示すように、蓄冷材が完全に溶けた状態で、庫内温度が−２．１℃となっており、目標温度を保持することができていることが分かる。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態によれば、保冷庫内の温度を所定の温度に保持することが可能となり、冷凍品の品質劣化を防止することが可能となる。
【００２６】
上記の各実施形態において、所定の外気温Ｔｏｕｔには、実際に置かれる環境温度以外にも、製品の保証環境温度や推奨環境温度等のあらかじめ規定されている温度を使用してもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１  保冷庫
３  断熱層
５  棚
７  蓄冷材
【図１】
2017133811.tif 000013
【図２】
2017133811.tif 000014
【図３】
2017133811.tif 000015
【図４】
2017133811.tif 000016