(57)【要約】  本発明のいくつかの実施形態は、物品（４４）を温度制御貯蔵のために配置できる少なくとも１個の容器（４２）を備える装置（１）を提供する。この装置（１）は、流体が収容されるリザーバ（１０）を有し、このリザーバ（１０）は、該少なくとも１個の容器（４２）と熱的に連通する冷却領域を有する。このリザーバ（１０）は、使用時に、該少なくとも１個の容器（４２）よりも高い流体を含有するヘッドスペースを備える。この装置（１）は、該ヘッドスペース内において流体を冷却するための冷却手段（３０）を有する。該容器（４２）は、該リザーバ（１０）の壁に配置された開口（４０）によって画定される開口部を有し、かつ、該冷却領域に内側に向かってその中に浸されるように延びる管又はパウチを備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品を温度制御貯蔵のために配置することができる少なくとも１個の容器と、
該少なくとも１個の容器と熱的に連通する冷却領域を有し、使用時に、該少なくとも１個の容器よりも高い流体を含有するヘッドスペースを備える、内部に流体が収容されるリザーバと、
該ヘッドスペース内において流体を冷却するための冷却手段と
を備え、
該容器が該リザーバの壁に配置された開口によって画定される開口部を有し、かつ、該冷却領域に内側に向かってその中に浸されるように延びる管又はパウチを備える装置。
【請求項２】
前記管又はパウチが前記開口部からその遠位端部で閉鎖されている、請求項２に記載の装置。
【請求項３】
前記容器がエラストマー材料から形成されている、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記容器が前記開口部に近い端部から該開口部に遠い端部に向かってテーパ状となっている、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
少なくとも一対の容器を備え、それぞれの容器が互いにリザーバの反対側にある該リザーバの壁に配置された開口によって画定される開口部を有し、そのそれぞれの開口部に対して遠位にある該対のそれぞれの容器の端部が互いに接続されている、請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
該少なくとも一対の容器がパウチを備える、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記容器が冷蔵庫の壁内にある開口によって画定される両端部に開口部を有する管の形で設けられている、請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記容器がその中に保持される物品から前記冷却領域に含まれる流体への熱の伝達を可能にするように配置されている、請求項１〜７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記冷却手段が冷却ユニットを含む、請求項１〜８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記冷却ユニット用の電力源として作用できる電源を備える、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記電源が太陽光を電力に変換するための手段を備える、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記太陽光を電力に変換するための手段が複数の光電池を含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記電源が外部電源から電力を得る、請求項１０〜１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
前記外部電源が商用電源である、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記冷却ユニットが電動圧縮機を備える、請求項９〜１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
前記リザーバ内における固化流体の形成を検出するためのセンサ手段を備える、請求項９〜１５のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】
前記センサは、冷却ユニットの動作を、氷の形成を検出したときに中断させるように動作する、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記冷却手段が、使用時に前記ペイロード空間の目標温度よりも低い温度であるサーマルマスを含む、請求項１〜１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】
前記サーマルマスが固化流体である、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記サーマルマスを収容するための区画を備える、請求項１８又は１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記サーマルマスが前記ヘッドスペース内の流体中に浸漬された、請求項１８〜２０のいずれかに記載の装置。
【請求項２２】
前記サーマルマスがアイスパックである、請求項１８〜２１のいずれかに記載の装置。
【請求項２３】
物品を温度制御貯蔵のために配置できるペイロード容器をさらに備え、該ペイロード容器は、前記リザーバの冷却領域内に沈められ又はそれと熱的に連通している、請求項１〜２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記ヘッドスペースが使用時に前記容器又はペイロード容器の上に直接位置する、請求項１〜２３のいずれかに記載の装置。
【請求項２５】
前記ペイロード容器内のペイロード空間が前記リザーバ内の流体との緊密に熱的に連通している、請求項１〜２４のいずれかに記載の装置。
【請求項２６】
前記リザーバが該リザーバ内の流体と冷蔵庫の周囲との間の熱移動を最小限に抑えるように断熱されている、請求項１〜２５のいずれかに記載の装置。
【請求項２７】
流体含有ライナーが収容される外装ケースを備える、請求項１〜２６のいずれかに記載の装置。
【請求項２８】
前記ライナーが可撓性プラスチック材料から形成されている、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記外装ケースが冷蔵庫のための構造強度及び断熱材を与える、請求項２７又は２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記物品容器が飲料容器である、請求項１〜２９のいずれかに記載の装置。
【請求項３１】
物品容器を冷却するための方法であって、
リザーバのヘッドスペースに保存された流体を冷却し；
高密度の流体を、該リザーバから該ヘッドスペースの下に位置する冷却領域に沈下させ；及び
該流体によって冷却されるように該冷却領域内に該物品容器を配置すること
を含み、
該方法は、該物品容器を、該リザーバの壁に配置された開口によって画定される開口部を有し、かつ、その中に浸されるように該冷却領域に内側に延びる管又はパウチの形で設けることを含む方法。
【請求項３２】
前記物品容器を飲料容器の形で設けることを含む、請求項３１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、冷蔵装置に関し、特に（ただし排他的ではない）、電力の安定供給の不存在下で、ワクチン、腐りやすい食品又は包装飲料を貯蔵し輸送するのに使用するための冷蔵装置に関するものでもある。本発明の態様は、装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
発展途上国においてワクチンの流通業者が直面している最大の問題の一つは、それらの生存能力が不適切な温度での貯蔵によって破壊される場合があることである。一般に、ワクチンは、＋２℃〜＋８℃の間で保存しなければならない。これは特に困難な問題である。というのは、多くの地域では、この温度は、冷蔵庫を稼働させるために電気の安定な（及び潜在的に任意の）供給の非存在下で維持されなければならならず、これは、それらの意図した目標に到達する時間では非効率的となる、全てのワクチンについて許容できないほど高い割合をもたらすからである。
【０００３】
同様の問題が、このような状況で援助関係者及び地元住民をサポートするのに必要な食品の保存、特に生鮮食品、缶詰及び瓶詰め飲料などの包装飲料で発生する。
【０００４】
代替エネルギー源に依存する冷蔵庫が求められており、しかも太陽光からの太陽光発電が最も有望であると考えられてきたのは当然である。エネルギー源として太陽に依存する任意の装置の問題は、このエネルギー源が夜間利用できないことである。従来、太陽電池式冷蔵装置には、日中に充電し夜間に装置を動かす再充電電池が設けられている。しかし、再充電電池の寿命は、高温にさらされることで減少することが知られている。電池の故障は、ほとんど警告なしに発生する可能性があるが、これは、冷蔵庫が動作を停止し、内容物が腐敗することになることを意味する。電池の寿命は、典型的には冷蔵庫の部品よりもはるかに短い：電池については典型的には５年以内であるのに対し、冷蔵庫は、全体として２０年もつ場合がある。
【０００５】
これらの問題を考慮して、世界保健機関（ＷＨＯ）（ワクチン冷蔵庫の基準を設定する組織）は、現在、将来的にワクチンの流通チェーンにおいて電池不要太陽冷蔵庫を使用することを奨励している。
【０００６】
この要件を満たすためのアプローチの一つは、冷蔵庫のペイロード空間から熱障壁によって分離された低温リザーバを冷蔵庫内に設けることである。この低温リザーバは、低い温度（恐らく−３０℃程度に低い）に冷却されるサーマルマスであると共に、太陽光発電が利用可能である。電力が使用できなくなった場合に、このリザーバは、ペイロード空間から熱を吸収することができる。この構成の重要な欠点は、必要な温度範囲内でペイロードの温度を維持することが困難なことである。このタイプの装置には、ワクチンを過冷却するという特定のリスクがある：凍結は、その直接の破壊をもたらす場合がある。また、凍結は、新鮮な野菜などの多くの食品を破壊し、又は水その他の水系飲料を含む容器を破裂させる場合がある。
【０００７】
本発明は、この背景に対してなされたものである。出願人は、一定の商用電源を必要とすることなく長時間にわたって所望の温度範囲内で包装飲料などの商品を確実に冷却するための装置及び／又は方法に対する要望があることを認識した。
【０００８】
本出願人は、以前に、上記問題に対処する冷蔵装置の新規形態を提案した。同時係属特許出願ＰＣＴ／ＧＢ２０１０／０５１１２９号の主題であるこの装置は、冷蔵貯蔵空間を、電力の喪失後３０日まで４〜８℃の温度範囲内に維持することができる。
【０００９】
出願人は、この装置で採用される技術的原理を缶飲料又はボトル入り飲料などの包装飲料を冷却するための装置又は方法での使用に適合できることを見出した。チルド飲料の需要は、発展途上国であっても高い。というのは、これらの国は、一般に、年平均気温の高い高温気候の地域と一致するからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】ＰＣＴ／ＧＢ２０１０／０５１１２９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の実施形態は、電力の連続的な外部供給なしで長時間にわたって所望の温度範囲内で複数の包装飲料を冷却しかつ維持するための装置又は方法を提供することができる。本発明の他の目的及び利点は、次の説明、特許請求の範囲及び図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
発明の陳述
したがって、本発明の態様は、特許請求の範囲に記載の装置及び方法を提供する。
【００１３】
保護が求められる本発明の別の態様によれば、ボトル又は缶などの１個以上の飲料容器を温度制御貯蔵のために配置できる少なくとも１個の容器と、該容器が置かれる熱断熱リザーバであって、該容器を少なくとも部分的に浸漬させかつ該容器よりも高いヘッドスペース内に延びる流体を含有するものと、該ヘッドスペース内で流体を冷却できる冷却手段とを有する冷蔵装置が提供される。
【００１４】
保護が求められる本発明の別の態様によれば、ボトル又は缶などの１個以上の飲料容器といった１個以上の物品を温度制御貯蔵のために配置できる少なくとも１個の容器と、該容器を部分的に浸漬し、かつ、該容器よりも大きいヘッドスペース内に延びる流体を含む、該容器が置かれる熱断熱リザーバと有する装置であって、使用時に、該ヘッドスペース内において流体と熱的に連通する冷却手段が配置され、それによって該流体を冷却するように構成される冷蔵装置が提供される。
【００１５】
実施形態では、各容器は、リザーバの壁に配置された開口によって画定される開口部を有し、かつ、その中に浸されるように冷却領域に内側に延在する管又はパウチを備える。
【００１６】
保護が求められる本発明の一態様では、物品を温度制御貯蔵のために配置することができる少なくとも１個の容器と、該少なくとも１個の容器と熱的に連通する冷却領域を有し、使用時に、該少なくとも１個の容器よりも高い流体を含有するヘッドスペースを備える、内部に流体が収容されるリザーバと、該ヘッドスペース内において流体を冷却するための冷却手段とを備え、該容器が該リザーバの壁に配置された開口によって画定される開口部を有し、かつ、該冷却領域に内側に向かってその中に浸されるように延びる管又はパウチを備える装置が提供される。
【００１７】
冷却手段は、装置、例えば電気冷却素子で構成できる。
【００１８】
有利な実施形態では、流体は水である。流体は、臨界温度を有する任意の適切な流体とすることができ、この臨界温度よりも上では、流体の密度は温度の上昇と共に減少し、この臨界温度よりも下では、流体の密度は、温度の低下と共に減少する。流体は、有利には液体でもよい。
【００１９】
よく知られているように、水は４℃でその最大密度を有する。したがって、水を使用する場合には、ヘッドスペース内の水を４℃に向かって冷却したときに、その密度が増加し、それによってリザーバの底部に沈む傾向がある。容器は、温度を周囲の水の温度又はその周辺の温度で採用するため、水や炭酸飲料などの包装飲料の貯蔵のために理想的な温度である４℃に向かう傾向がある。この容器は、冷却ユニットから分離できるため、その内容物（又はその壁）が凝固点に向かって降下する危険性を回避することができる。
【００２０】
実施形態では、各容器は、リザーバの壁に配置された開口によって画定される開口部を有し、かつ、その中に浸されるように冷却領域に内側に延在する管又はパウチを備える。
【００２１】
実施形態では、各管又はパウチは、開口部からその遠位端部で閉鎖される。
【００２２】
実施形態では、各容器は、エラストマー材料から形成されている。
【００２３】
実施形態では、各容器は、開口部に近い端部から開口部に対して遠い端部に向かってテーパ状となっている。
【００２４】
この装置は、少なくとも２個の容器を備えることができ、それぞれの開口部に対して遠位にある各容器の端部は接続されている。
【００２５】
実施形態では、容器は、それぞれが冷蔵庫の壁内にある開口によって画定される両端部に開口部を有する管の形で設けられる。
【００２６】
実施形態では、各容器は、その中に保持される飲料容器などの物品から冷却領域に含まれる流体への熱の伝達を可能にするように配置される。
【００２７】
冷却手段は、ヘッドスペース内で流体を冷却することができる冷却ユニットと、該冷却ユニット用の電力源として作用できる電源ユニットとを備えることができる。電源は、太陽光を電力に変換するための複数の光電池などのソーラー電源を備えることができる。その代わりに又はそれに加えて、商用電源を使用することができる。
【００２８】
典型的な実施形態では、冷却ユニットは電動圧縮機を備える。しかしながら、他の冷却技術を使用した冷却ユニットを使用して、冷蔵庫の電気効率を高めることができる場合がある。このような代替技術の一例は、ソーラー直接駆動モードで動作させることができるスターリングエンジン冷却器である。
【００２９】
各容器が低すぎる温度に冷却される危険性を最小限にするために、装置は、リザーバ内における氷の形成を検出するように配置されたセンサをさらに備えることができる。このセンサは、冷却ユニットの動作を、氷の形成を検出したときに中断させるように動作できる。
【００３０】
本発明の別の実施形態では、冷却手段は、使用時にペイロード空間の目標温度よりも低い温度であるサーマルマスを含む。これは、構造が単純であり、しかも動作中に可動部品を持たない冷蔵庫を提供することができる。例えば、サーマルマスは、水氷などの固化流体とすることができる。このような構成は、それ自体で又は冷却ユニットと組み合わせて使用できる。冷却手段内のこの組み合わせは、冷却ユニット単独の場合よりも迅速に冷蔵庫をその使用温度にまで冷却することができる。
【００３１】
このような実施形態は、ヘッドスペース内において流体と熱的に連通するサーマルマスを収容するための区画を備えることができる。例えば、この区画は、氷を収容するのに好適な場合がある。或いは、サーマルマスをヘッドスペース内の流体中に浸漬させることもできる。この後者の場合では、サーマルマスはアイスパックとすることができる。
【００３２】
各容器は、冷却領域内に収容できる。例えば、このものを冷却領域内に沈めてもよい。これは、ペイロード空間と流体との間の最大の熱伝達を可能にする。
【００３３】
ヘッドスペースは、使用時に、少なくとも１個の容器の上に直接配置できる。このような実施形態では、容器は、典型的には、飲料容器などの物品の挿入を可能にするために、ペイロード容器の一方の側に開口部を有する。実施形態では、扉などの閉鎖部材を設けて開口部を閉じることができる。
【００３４】
最も典型的には、各容器は、リザーバ内の流体と密接に熱的に連通している。これにより、物品（例えば飲料）をほぼ液体の温度で維持することができることが確保される。リザーバは、該リザーバ内の流体と冷蔵庫の周囲との間の熱移動を最小限に抑えるために断熱できる。
【００３５】
本発明の実施形態は冷凍区画をさらに備えることができる。典型的には、この冷凍区画は、冷却ユニットの冷却要素と密接に熱的に連通している。これにより、これを流体よりも著しく低い温度に冷却することが確保される。冷凍区画は、断熱扉によって閉鎖された開口部を有することができる。また、断熱扉はペイロード容器を閉鎖していてもいなくてもよい。
【００３６】
本発明の実施形態の構成の有利な形態は、流体含有ライナーが収容される外装ケースを有することができる。このライナーは、可撓性プラスチック材料から形成できる。これらの実施形態では、外装ケースは、典型的には、冷蔵庫のための構造強度及び断熱材を与える。
【００３７】
保護が求められる本発明の一態様では、物品容器を冷却するための方法であって、リザーバのヘッドスペースに保存された流体を冷却し；高密度の流体を、該リザーバから該ヘッドスペースの下に位置する冷却領域に沈降させ；及び該流体によって冷却されるように該冷却領域内に該物品容器を配置することを含み、該方法は、該物品容器を、該リザーバの壁に配置された開口によって画定される開口部を有し、かつ、その中に浸されるように該冷却領域に内側に延びる管又はパウチの形で設けることを含む方法が提供される。
【００３８】
保護が求められる本発明の一態様では、ボトルや缶などの飲料容器を冷却するための装置が提供され、該装置は、飲料容器を温度制御貯蔵のために配置することができる複数の容器を備える。流体が収容されるリザーバは、少なくとも１個の容器と熱的に連通する冷却領域と、使用時に該少なくとも１個の容器よりも高い流体を含有するヘッドスペースとを備える。ヘッドスペース内の流体を冷却するために冷却手段が設けられる。
【００３９】
本願の範囲内で、前段落、請求の範囲及び／又は以下の説明及び図面に示される様々な態様、実施形態、実施例及び選択肢は、独立して又は任意の組み合わせで得られることが想定される。
【００４０】
ここで、本発明を、添付の図面を参照しながら、単なる例示として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、温度に対する水の濃度のグラフである。
【図２】図２は、本発明の第１の形態を具体化する装置の正面図である。
【図３】図３は、本発明の第１の形態を具体化する装置の側面図である。
【図４】図４は、本発明の第２の形態を具体化する装置の正面図である。
【図５】図５は、本発明の第２の形態を具体化する装置の側面図である。
【図６】図６は、本発明の第３実施形態であるフロントローディング型の冷蔵庫及び冷凍庫の側面図である。
【図７】図７は、本発明の第４実施形態であるトップローディング型冷蔵庫及び冷凍庫の側面図である。
【図８】図８は、本発明の第５実施形態の概略断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態のペイロード空間又は容器内の温度変化を示すグラフである。
【図１０】図１０は、本発明の第６実施形態であるフロントローディング型冷蔵庫の断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第６実施形態であるフロントローディング型冷蔵庫の断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の第７実施形態であるトップローディング型冷蔵庫の断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の第７実施形態であるトップローディング型冷蔵庫の断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の第８実施形態の断面図である。
【図１５ａ】図１５ａは、本発明の実施形態で使用するための防水ライナーの正投影図である。
【図１５ｂ】図１５ｂは、本発明の実施形態で使用するための防水ライナーの正投影図である。
【図１５ｃ】図１５ｃは、本発明の実施形態で使用するための防水ライナーの正投影図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本発明の実施形態の操作は、液体の密度が最大の温度である臨界温度を有する液体の周知の異常特性の一つに依存する。すなわち、臨界温度よりも上では、流体は正の熱膨張温度係数を有し、臨界温度よりも下では、流体は負の熱膨張温度係数を有する。
【００４３】
比較的純粋な水の場合には、密度は、図１に示すように約４℃で最大である。これは、その上部付近で冷却される水のタンクが温度勾配を形成し、それによってタンクの底に向かう水が４℃に近づくことを意味する。タンクの底部での温度は、タンク内の水の大部分が凍結状態にならない限り、この値を下回ることはない。水の場合には、臨界温度は、臨界温度を低下させるために塩などの添加物や不純物を水に添加することによって調節できることを理解すべきである。
【００４４】
図２及び図３を参照すると、本発明の第１形態を具体化した冷蔵庫の形の装置が１で一般的に示されている。
【００４５】
装置１は、この実施形態では直立直方体として一般的に成形されるケーシング１０を備える。ケーシング１０は、使用時に内部空間１２内に所定容量の水を含むリザーバとなるように構成されている。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成形できる。ケーシング１０の外表面上には断熱材料１４が保持されて、その中に含まれる水に又は水からケーシングを通した熱の流れが最小化される。水は、主に内部空間１２を満たすが、拡張を可能にするために少しの容積を満たされていないままにすることができる。
【００４６】
ケーシング１０内にはペイロード空間２０が形成されている。ペイロード空間２０は、ケーシングの外部に水平に開く一方の開口面を有する略直方体のボックス２２内に配置される。図示した実施形態では、ペイロード空間２０は、ケーシングの内部空間１２の最下表面の近くから内部空間１２の高さの約１／４の高さにまで延在する。それにもかかわらず、適宜ペイロード空間の容積を選択することができる。他方の面は、ケーシング１０内に配置され、かつ、ケーシング１０内に含まれる水の下に沈められている。直方体ボックス２２の水没面は断熱性を有していないため、リザーバの冷却領域における周囲の水と熱的に連通する。ボックス２２は、任意に、ケーシング１０と一体的に形成されていてもよい。
【００４７】
ケーシング１０上には扉２４が取り付けられている。扉２４を開いて、この開いた面からペイロード空間２０にアクセスすることができる。扉２４上には断熱材が保持されているため、これを閉じると、ペイロード空間２０に又は該空間からこれを介して移すことのできる熱の量が最小限に抑えられる。
【００４８】
ケーシング１０の上部表面上には冷却ユニット３０が保持される。この実施形態では、冷却ユニットは、従来の電動コンプレッサベースの冷却装置である。冷却ユニット３０は、ケーシング１０の内部空間１２内に延在し、かつ、水に沈められる冷却素子３２を有する。冷却素子３２は、ボックス２２上にある水で満たされたヘッドスペース内に配置され、それによって、このものは、水の層によってボックス２２から間隔を置いて配置され、同様に内部空間１２の最上表面から間隔を置いて配置されることになる（あるいは、冷却ユニット３０は、ヘッドスペースを取り囲むラップアラウンド蒸発器を有することができる。）。任意のアイスプローブ３６は、ケーシング１０内において、ボックス２２の上であるがただし冷却素子の下に配置されている。後述するように、アイスプローブ３６は、冷却ユニット３０を制御するために電気的に接続されている。
【００４９】
冷蔵庫は、冷却ユニット３０に供給するための外部電源を有する。この電源は、明るい日光の不在下でも商用電源により動作できる。また、電源は、太陽光発電パネルにより動作することもでき、それによって、冷却ユニット３０は、晴れた昼間の状態の間に商用電源を必要とすることなく稼働できる。
【００５０】
ケーシング１０の側壁１０ａ、１０ｂには複数の開口部４０が設けられており、それぞれ、ボトルや炭酸飲料缶４４などの飲料容器を保持するための各容器４２への開口を画定する。図示した実施形態では、２０個の容器４２が設けられ、それぞれの側壁１０、１０ｂは、５つのうち２つの水平列に１０個の開口部４０を備える。容器は、ボックス２２と冷却素子３２との間にある、ケーシング１０内におけるほぼ半分の高さに配置される。
【００５１】
それぞれの容器４２は、内向きの閉鎖末端管、ソックス又はパウチ４６を備え、これは、図示した実施形態では、ゴムなどの可撓性又はエラストマー材料から形成され、開口部４０に隣接する端部よりもその閉鎖端部で狭くなる円錐の形状を呈する。
【００５２】
それぞれのパウチ４６は、飲料容器４４をその中に挿入することで、エラストマー材料が容器の本体の周囲に延びるように寸法合わせされている。これにより、容器４４を管によって確実に把持することが可能になり、使用中や輸送中の脱落が防止される。さらに、容器４４と物理的に接触する管の表面積が増加し、それによって内部空間１２内の水と容器４４との間の熱伝導を改善又は最適化される。
【００５３】
内部空間１２内の水からの圧力によりパウチ４６が開口部４０を介して圧潰したり脱出したりしないようにするために、対向するパウチ４６をそれらの閉鎖端部で互いに連結させる。別の実施形態（図示せず）では、各パウチ４６の閉鎖端部は、容器１０の対向壁の内面に取り付けられ又は固定される。
【００５４】
ここで、冷蔵庫の動作について説明する。
【００５５】
冷蔵庫を最初に起動させたときに、水の全ては周囲温度又はその付近にあると仮定できる。冷却ユニット３０を、その冷却素子３２を典型的には水の凝固点未満、例えば−３０℃程度に低い温度にまで冷却させるように稼働させる。次に、これは、冷却素子のすぐ近くにある水を冷却させる。この水が冷却すると、その密度が増加する。これは、対流を生じさせ、これにより冷却水がケーシング１０内に沈み、それによって下にある暖かい水を移動させる。この暖かい水は上昇し、次に冷却される。ケーシング１０内の水の全ての平均温度が降下する。しかし、冷却素子３２の周囲の水の温度が４℃に近づくと、対流の速度が低下する。これは、水の下部分を約４℃の温度で比較的停滞した状態にする。冷却素子の直ぐ周囲の水は、これよりも下に降下し、又は最終的に凍結することがある。しかし、この凍結により形成された氷は、下にある暖かい水より密度が小さいため、氷は上向きに浮かぶ。冷却が進むにつれて氷の形成が継続し、そして氷は下向きに成長することがある。成長する氷が到達しアイスプローブ３６によって検出されると、冷却ユニット３０に対する電力を切断し、それによってさらなる氷は形成されなくなる。
【００５６】
この実施形態では、氷の最下部と最上部容器４２との間には液体水の透明層が依然として存在しており、その結果、容器４２内に保持された任意の飲料容器並びにペイロード空間２０内にあるボックス２２などは約４℃の温度では水の凝固点より上のままである。しかし、任意の特定の実施形態では、氷が飲料又はペイロードを潜在的に損なうことなく成長することを可能にすることができる範囲は、実験により決定できる。
【００５７】
冷却ユニット３０が停止した後に、周囲温度が水の温度よりも高い場合には、エネルギーは、ケーシング１０の壁を通して水に通り、これを暖め始める。冷却プロセスの逆では、ケーシング１０の下部にある水は、氷が溶ける間に約４℃にとどまる傾向がある。完全に溶けた後に、水は温まり続けるが、４℃を超える水は、ケーシング１０の上部に上昇する傾向がある。こうして、容器４２及びペイロード空間２０は、できるだけ長く４℃で又はその付近に維持される。周知のように、氷を溶かすのには多量のエネルギーが必要である（融解潜熱）。これは、水によって吸収される多量のエネルギーのシンクとして作用し、容器４２及びペイロード空間２０は、氷が溶ける時間において実質的に一定の温度に維持される。したがって、容器４２によって保持された飲料４４及びボックス２２の内容物は、約４℃に保持されるところ、これはワクチン、食品及び飲料の保存のための理想的な温度である。
【００５８】
図４及び図５は、本発明の第２の実施形態を示す：これは、第１の実施形態と基本的に同じ構成要素を有する。しかし、それらのレイアウトが多少異なる。以下の説明では、第２の実施形態の構成は、第１の実施形態の対応する構成要素よりも１００大きい符号が与えられている。
【００５９】
第２の実施形態では、ケーシング１１０は、第１の実施形態よりも比較的スクワッター型の形状である。ボックス１２２の開口部は上向きに面しており、扉１２４は上向きに開いている。水は、全ての側ではなく上部開口にわたってボックスを包囲しており、内部空間１１２は、ボックス１２２の一方の側に隣接する追加の容積を有する。容器１４２は、端から端まで配置され、かつ、内部空間１１２内に沈められる一対のパウチ１４６の形で設けられる。物品は、図２及び図３の実施形態と同様に、ケーシング１１０に形成された開口を介して容器１４２内に配置できる。管の形の容器１４２を選択肢として使用できる。水も含む補助チャンバー１６０が、追加のヘッドスペース容積部の上にありかつ扉１２４に隣接するボックス１２２の上面に配置されている。通路１６２は、補助チャンバー１６０と、水がそれらの間を通過する内部空間１１２の追加容積部とを相互接続する。アイスセンサ１３６が内部空間１１２内の通路１６２に隣接して配置されている。
【００６０】
冷却ユニット１３０が補助チャンバー１６０の上部表面上に保持され、冷却素子１３２がそれから補助チャンバー１６０に延在している。
【００６１】
この実施形態は、実質的に上記のように動作する。補助チャンバー内で冷却される水は、通路１６２を通って内部空間１１２に入る。前と同様に、最も密度の高い水（約４℃の水）は、内部空間１１２に沈下して、容器１４２、ボックス１２２及びそれらの中に収容される任意の物品を冷却する。
【００６２】
図６に示す第３の実施形態は、図２及び図３の第１の実施形態に密接に対応するのに対し、図７の第４の実施形態は、図４及び図５の第２の実施形態に密接に対応する。したがって、存在する追加の特徴のみを説明する。
【００６３】
第３及び第４の実施形態は、第１及び第２の実施形態に、物品を凍結条件で保持する能力を追加する。冷凍区画は、冷却素子と密接に熱的に接触しており、その結果、水の温度よりも十分に低い温度にまで冷却される。
【００６４】
第３の実施形態では、ペイロード空間２２と同様の構成を有し、同様に扉２４によって閉鎖される水平方向の開口部を有する冷凍区画５０が設けられる。冷凍区画５０は、冷却ユニット３０の冷却素子３２に近接した又はそれによって取り囲まれたペイロード空間上に直接設置される。
【００６５】
第４の実施形態では、冷凍区画１５０の開口部は水平であり、ペイロード空間１２０の上にある。第４の実施形態では、冷凍区画１５０の開口部は水平であり、ペイロード空間１２０の横にある。冷凍区画１５０は、冷却ユニット１３０の冷却素子１３２に近接した又はこれによって取り囲まれた補助チャンバー１６０内に封入さている。この実施形態では、冷凍区画１５０は、ペイロード空間１２０の扉１２４とは別の断熱扉１５２を有する。扉１５２は、冷凍区画１５０の水平方向開口部を閉鎖する。
【００６６】
図８に示す第５の実施形態は、先の実施形態とは若干異なる構造を有するが、同じ原理で動作する。
【００６７】
この実施形態では、リザーバは、ヘッドスペースを形成するようにペイロード容器２２０の上方に取り付けられた上部区画２１０を備える。リザーバは、使用時に略下方にペイロード容器２２０に延在する第１及び第２通水ダクト２１２、２１４を備える。第１ダクト２１４は、最下部の壁又はその付近でヘッドスペースに開くのに対し、第２ダクト２１４は、ヘッドスペース内に含まれる水に上向きに延在する。ペイロード容器２２０内では、数個のパイプ２１６のマニホールドが２個のダクト２１２、２１４間に平行に流れるように連結されている。冷却ユニットには、ヘッドスペース内の水を冷却することのできる冷却素子２３２が設けられている。
【００６８】
前述の実施形態と同様に、最も密度の高い水は、リザーバの底部に向かって（この場合ダクト２１２、２１４及びペイロード容器２２０内のマニホールド２１６に）流動する傾向があり、そこで、リザーバ内の水とペイロード容器２２０の内容物との間で熱を交換することができる。ペイロード容器の温度が４℃に向かって低下するときに、熱をペイロード容器から離れてヘッドスペースに移すサーモサイフォンプロセスが確立されることになる。
【００６９】
端から端に配置された一対のポーチ２４６の形の容器２４２は、ペイロード容器２２０を通過するように配置され、ダクト２１２、２１４及びマニホールド２１６内における液体によって冷却されたペイロード容器２２０内の空気によって冷却される。いくつかの実施形態では、容器２４２は、ダクト２１２、２１４及び／又はマニホールド２１６と実質的に直接熱接触して設けられてもよい。いくつかの実施形態では、容器２４２は、ダクト２１２、２１４及び／又はマニホールド２１６内の流体と実質的に直接熱接触して設けられてもよい。任意の適切な数のパウチ又は管の形の容器２４２を、ペイロード容器２２０を介して設けてポーチ及び／又は管２４６内の物品を冷却することを可能にすることができる。
【００７０】
本発明のいくつかの実施形態では、パウチ及び／又は管４６、１４６、２４６に保存されている物品に比較的容易にアクセスすることが可能であると理解すべきである。いくつかの実施形態では、これは、物品を１個以上の容器４６、１４６、２４６に配置し、そしてそこから取り出すことを可能にする冷蔵庫のケーシング内の１以上の開口が扉などの閉鎖部によって開くことができるが閉じることはできないという事実に少なくとも部分的に起因する。必要に応じて、任意に可撓性プラスチック材料から形成されたフラップ、カーテンなどのような自己閉鎖型閉鎖部材を設けることができる。この特徴は、使用時に容器４６、１４６、２４６への熱の流入を減少させるという利点を有する。
【００７１】
さらに別の実施形態では、保持されるべき物品を別々の状態に維持するのを可能にするためにリザーバ内に複数のペイロードの容器が存在してもよい。
【００７２】
図９に示すように、冷却ユニット３０、１３０を最初にオンにしたときに（Ｘ軸上の０）、ペイロード空間２０、１２０内の温度（トレース４０によって示される）は４℃にまで急速に低下し、そのときに温度が安定化する（４２で）。冷却ユニット３０が稼働し続けるにもかかわらず、その温度は実質的に低下しない。４４で、冷却ユニットが停止する。その後、ペイロード空間２０内の温度は、かなりの時間にわたって非常にゆっくりとしか上昇せず、その後より急速に上昇を開始する。図９に示す例では、冷却ユニットが９時間４０分にわたって稼働した後に、ペイロード空間は８℃の最大許容値に達する。約１時間後、温度は４℃に低下した。その後、冷却ユニット３０、１３０は、大幅に降温することなく、さらに約３４時間にわたって稼働する。冷却ユニット３０、１３０が停止してから、温度の大幅な上昇なしに約５８時間が経過する。その後、温度が上昇し始めるが、ただし１６時間が経過してから、最大許容８℃に達する。
【００７３】
この性能は、実質的に、ワクチン貯蔵について世界保健機関が必要とするものを超えており、太陽光に由来するエネルギーに依存する電源での使用に理想的に好適である。これは、内容物を一晩、電力の供給が限られている場合にはいざというときに曇りの期間を通して必要な温度に維持するのに十分すぎるものである。この性能レベルは、再充電可能電池などの任意のバックアップ電源なしで達成されることに留意すべきである。
【００７４】
上記の説明は、水の最大密度は、４℃で起こる（純水の場合である）ことを前提としている。最大密度が生じる温度は、水に不純物を導入することによって変更できる。例えば、塩を３．５％の濃度（およそ海水の濃度）になるように水に添加した場合には、最大密度は２℃付近で生じる。これを使用して、特定の用途のためにペイロード空間の温度を調節することができる。
【００７５】
本発明のより単純な別の実施形態が図１０〜１３に示されている。図１０及び図１１の実施形態は第３の実施形態と同様であり、図１１及び図１２の実施形態は第４の実施形態と同様である。それぞれの場合において、冷却ユニット３０、１３０及び関連する冷却素子３２、１３２を省略している。結果的に、いかなる電源も必要ない。
【００７６】
代わりに、図１０及び図１１の実施形態では、水密区画６４が設けられている。水密区画６４は、先の実施形態の冷凍区画５０、１５０と実質的に同じ位置でヘッドスペースに延在する。水密区画６４内の空間へのアクセスは、冷凍区画５０、１５０とほとんど同じ方法で扉２４、１５２によって閉鎖される開口部から到達できる。水密区画６４の材料は、水密区画６４の内容物とそれを取り囲む水との間の効率的な熱伝達を確保するために高い熱伝導率を有するように選択される。
【００７７】
使用時に、水密区画６４は、冷材料体６６、１６６で満たされる。冷材料体６６、１６６は、ペイロード空間２０、１２０の目的の動作温度より低い温度である。これは、典型的には０℃よりもかなり低い。約−１８℃の温度を、使用前に従来の食品冷凍庫に冷材料体を配置することによって得ることができ、−３０℃以下は冷却ユニットの効果に匹敵するであろう。水から前の実施形態の冷却素子３２、１３２への熱伝達と同様に、熱は、水密区画６４の材料を介して水から冷材料体によって吸収される。このように、ペイロード空間２０、１２０を約４℃に冷却された高密度水によって冷却する（又は水及びその添加剤の任意のものがその最高密度である別の温度まで）。
【００７８】
冷材料体は、好適なサーマルマスであれば何でもよい。しかし、水氷が特に好適である。というのは、このものは容易に入手可能であり、有利に高い融解潜熱を有しているからである。氷は、医薬品の輸送及び貯蔵に使用されている標準的な０．６リットルのアイスパック１６６の形であることができる。アイスパックを使用する場合には、区画は完全に省略でき、アイスパックは、図１２及び図１３に示すようにヘッドスペースの水内に直接配置される（もちろん、図１２及び図１３の実施形態は、図１０及び図１１の実施形態のように区画を備えるように変更でき、図１０及び図１１の実施形態は、区画の省略によって変更できる。）。
【００７９】
サーマルマスを利用する別の実施形態が図１４に示さされている。この実施形態では、ヘッドスペース内の水中に沈められたペイロード容器３２０の上に容器３６４が配置されている。容器３６４は、ヘッドスペース内の水からその内容物に熱を移すことを可能にする材料から形成される。容器３６４は、その内部に冷蔵庫の外部から到達できる開口部を有し、この開口部は、断熱されたカバー３５２によって閉鎖される。この実施形態では、冷蔵庫の使用中に容器の開口部が上向きに面する。
【００８０】
この実施形態は、サーマルマスを使用する上記のものと同様に機能する。冷材料体３６６、最も典型的には水氷を、開口から容器３６４に導入する。その後、熱がヘッドスペース内の水から容器内に氷に移動し、これにより、上記した原理に従って、水及び容器３４２の内容物及びペイロード容器３２０を冷却する。図１４に示す開口部の配置は、氷を容器に迅速かつ容易に導入することを可能にする。
【００８１】
６０リットルのペイロード空間を有する冷蔵庫は、７〜３０日間にわたって必要な温度範囲内に維持できると推測され、１００リットルの氷という要件によりこの範囲の上限に到達する。
【００８２】
明らかに、本発明のいくつかの実施形態では、水又は他の流体を、漏れ及び蒸発を実質的に防止するようにして冷蔵庫内に保持することを確保にすることが重要である。これは、不適当な表面の道路又は完全にオフロードで頑丈な車で運搬される場合には乱暴な取り扱い及び衝撃を受ける可能性がある冷蔵庫にとっては達成するのが非常に困難な場合がある。したがって、本発明を具体化する冷蔵庫を構築するための１つのシステムは、全体的な形状、構造的強度及び断熱を与える剛性の外装ケースを設け、そしてこのケースを可撓性プラスチック材料から形成された防水ライナー８０で裏打ちすることである。このようなライナーは、図１５ａ〜１５ｃに示されている。
【００８３】
ライナー８０は、これを使用する特定の実施形態に従って成形され、そして寸法決めされ、これらの図面は単なる例示の構成を示す図であることが理解されるであろう。図１５ａ〜図１５ｃに示す例は、フロントエントリー型冷蔵庫で使用するのに好適であろう。このものは、ヘッドスペース８２、充填管８４、及びペイロードスペースが収容される凹部８６を備える。また、ライナーは、同一又は同様の可撓性プラスチック材から形成された管８７を有し、これらの管は一方の側から他方にライナーの幅を横切るように配置される。管は、その中に直接物品を収容するように構成できる。必要に応じて、対応するサイズの筒状インサートが設けられ、管８０のライナー８７の穿刺の危険性を低減させるようにこのものを管８７に挿入して冷却されるべき物品を保持するための表面を与える。いくつかの実施形態では、管８７は、穿刺に対してさらに抵抗性のある硬質プラスチック材料から形成できる。硬質プラスチック材料を可撓性プラスチックライナー８０に溶接することができ、又は他の方法で恒久的に取り付けることができる。
【００８４】
使用時には、水の重量がペイロード空間に密接に適合させるようにライナー８０の材料をそらせ、これにより、ペイロード空間と管８７とライナー８０内の水との間の効果的な熱伝達を確実にする。外装ケースの小さなたわみ又は損傷は、ライナー８０の漏れをもたらさない。ライナーが漏れた場合には、これを容易にかつ比較的低コストで交換することができる。
【００８５】
本発明のいくつかの実施形態は、装置への電力の損失後何時間にもわたって望ましい温度範囲内に維持することができる温度制御貯蔵手段を備える、ワクチン、生鮮食料品などの物品並びにボトルや飲料缶などの複数の飲料容器を保存しかつ冷却するための新規で独創的な装置を提供することが分かるであろう。本発明の実施形態は、温度に影響を受けやすい物品の長期保存を可能にするために、装置内の熱エネルギーの流れを受動的に調整するように構成される。
【００８６】
上記実施形態は、本発明の有利な形態を表すが、ただし、例示としてのみ提供され、限定することを意図するものではない。この点につき、様々な修正及び／又は改良を特許請求の範囲内で本発明に対してなされ得ることが想定される。
【００８７】
例えば、図３及び図４しか容器４２を設けることが示されていないが、添付図面に示された又は上で説明した他の実施形態のいずれも１個以上の容器４２を備えることができることが明示される。
【００８８】
内部空間１２又はボックス２２に対する容器４２の数及び正確な位置決めは重要ではなく、適宜選択できる。ただし、設けられる任意の容器は、有利には、ヘッドスペースの下に配置され、かつ、過冷却防止のために冷却素子３２から間隔を置いて配置されるべきである。
【００８９】
いくつかの実施形態では、ボックス２２は省略でき、装置１は、容器４２内の飲料容器４４などの冷却物品のためにだけに使用できる。これらの実施形態では、さらに多くの数の容器４２を設けてもよく、そのため、開口部４０は、ケーシング１０の底壁の近くから上壁のほぼ中間点又は上壁に向かってさらに高い点まで延在できる。
【００９０】
各容器４２は、１個以上の飲料容器４４を収容するのに好適な任意の形態をとることができる。例えば、リザーバの内部空間１２内に実質的に閉じた端部を有するエラストマーパウチに代わるものとして、各容器４２、１４２、２４２、３４２は、その長さの大部分に沿って飲料容器を収容するための長さ及び直径に好適に寸法決めされている剛性閉鎖端部円筒状管を備えることができる。金属材料などの高い熱透過率を有する材料から形成できる当該剛性管の使用は、ユーザによる飲料容器４４の挿入と除去を容易にすることができる。しかし、容器の壁と管との間の任意の空隙は、容器と水との間の熱伝達に悪影響を及ぼす場合がある。
【００９１】
一実施形態では、各容器４２、１４２、２４２、３４２は、ケーシング１０の側壁１０ａ、１０ｂ上にある各対向開口部４０間に完全に延在する管を備える。この場合、各容器４２は、内部において端から端まで配置される多数の飲料容器４４を収容することができ、該飲料容器は、管のいずれかの端部からアクセスすることができる、すなわち挿入又は除去できる。例えば、管であることができる容器１４２に飲料容器４４を挿入することで、容器を他方の端部で管から「押し出す」、すなわち押しやることができる。したがって、好都合なことに、容器の一方の端部からの冷却容器の取り出しは、冷却されるべき容器を該容器の反対側の端部に挿入することによって達成できる。
【００９２】
本明細書の説明及び特許請求の範囲を通して、用語「備える」及び「含む」並びにそれらの用語の変形、例えば「備えること」及び「備え」は、「挙げられるが、これらに限定されない」ことを意味し、他の部分、付加物、部品、整数又はステップを排除することを意図するものではない（及び排除しない）。
【００９３】
特に断りのない限り、本明細書の説明及び特許請求の範囲を通して、単数形は複数形を包含する。特に、不定冠詞が使用される場合には、明細書は、特に断りのない限り、単数のみならず複数を意図すると解すべきである。
【００９４】
本発明の特定の態様、実施形態又は例と共に説明した特徴、整数、特性、化合物、化学的部分又は基は、それと矛盾しない限り、ここで記載する任意の他の態様、実施形態又は例に適用可能であると解すべきである。
【符号の説明】
【００９５】
１  装置
１０  ケーシング
１２  内部空間
１４  断熱材料
２０  ペイロード
２２  ボックス
２４  扉
３０  冷却ユニット
３２  冷却素子
３６  アイスプローブ
４０  開口部
４２  容器
４４  飲料容器
４６  パウチ
【図１】
2016507042.tif 000003
【図２】
2016507042.tif 000004
【図３】
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【図４】
2016507042.tif 000006
【図５】
2016507042.tif 000007
【図６】
2016507042.tif 000008
【図７】
2016507042.tif 000009
【図８】
2016507042.tif 000010
【図９】
2016507042.tif 000011
【図１０】
2016507042.tif 000012
【図１１】
2016507042.tif 000013
【図１２】
2016507042.tif 000014
【図１３】
2016507042.tif 000015
【図１４】
2016507042.tif 000016
【図１５ａ】
2016507042.tif 000017
【図１５ｂ】
2016507042.tif 000018
【図１５ｃ】
2016507042.tif 000019
【国際調査報告】
2016507042.tif 000020
2016507042.tif 000021