(57)【要約】      （修正有）【課題】エンジンを停止している状態であっても小さい電力で断熱容器内を−２０℃以下に冷却し続けることができる保冷庫を提供する。【解決手段】真空断熱材を有して構成される断熱容器２と、この断熱容器２に対して着脱自在で且つ断熱容器２内を冷却する冷却ユニット４とから成り、この冷却ユニット４が、スターリング冷凍機２４、その吸熱部２４Ｃ近傍に熱的に接して設けられる吸熱用熱交換器としてのヒートシンク３０、及び断熱容器２内を−２０℃以下の温度で強冷凍するようにスターリング冷凍機２４を駆動制御する制御回路を有することで、比較的小さい電力でスターリング冷凍機２４を駆動して、断熱容器２内を−２０℃以下に強冷凍することができるので、超低温での保存が必要な被収容物を収容する場合であっても、直流電源Ｂに大きな負荷を与えないようにすることができる。【選択図】図３
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
断熱容器と、この断熱容器に対して着脱自在で且つ前記断熱容器内を冷却する冷却ユニットを有し、
この冷却ユニット内に、スターリング冷凍機及びこのスターリング冷凍機の吸熱部近傍に熱的に接して設けられる吸熱用熱交換器を配置してなる保冷庫において、
前記冷却ユニットが、前記断熱容器内を−２０℃以下の温度で強冷凍するように前記スターリング冷凍機を駆動制御する制御回路を有すると共に、前記断熱容器が、真空断熱材を有して構成されることを特徴とする保冷庫。
【請求項２】
断熱容器と、この断熱容器に対して着脱自在で且つ前記断熱容器内を冷却する冷却ユニットを有し、
この冷却ユニット内に、スターリング冷凍機及びこのスターリング冷凍機の吸熱部近傍に熱的に接して設けられる吸熱用熱交換器を配置してなる保冷庫において、
前記冷却ユニットが、前記断熱容器内を０℃以上の温度で冷蔵、０〜−２０℃の温度で冷凍、及び−２０℃以下の温度で強冷凍するように前記スターリング冷凍機を駆動制御する制御回路を有すると共に、前記断熱容器が、真空断熱材を有して構成されることを特徴とする保冷庫。
【請求項３】
前記制御回路が、前記断熱容器内を−４０℃以下の超低温域で強冷凍するように前記スターリング冷凍機を駆動制御可能に構成されることを特徴とする請求項１乃至２記載の保冷庫。
【請求項４】
二次電池を有すると共に、前記制御回路が、外部電源からの電力によって前記スターリング冷凍機を作動させると共に前記二次電池を充電し、前記外部電源からの電力供給が停止した際に前記二次電池から前記スターリング冷凍機に電力を供給する電源回路を含むことを特徴とする請求項１乃至３記載の保冷庫。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は保冷庫に関するものであり、特に、被保冷物を収容して搬送するための保冷庫に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の保冷庫としては、コンプレッサを用いて冷凍庫（本考案の断熱容器に相当する）内を冷却する輸送用冷凍装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。そして、この輸送用冷凍装置では、前記コンプレッサを駆動するための電力はエンジンによって発電されてバッテリ（本考案の二次電池に相当する）に充電されるように構成されている。
【特許文献１】特開平５−３９９６８号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
このような保冷庫を用いて被保冷物を輸送する場合、被保冷物の種類によっては、一般的な冷凍温度である−１８℃程度での保存に適さないものがある。例えば、マグロ等は−４０〜−５０℃程度で冷凍されている。また、化学薬品の中には、−２０℃以下で保存しなければならない不安定なものもある。しかしながら、このような保冷庫においては、冷熱源として前記コンプレッサを用いているため、−２０℃以下に冷却するのが難しく、可能であったとしても大電力を消費してしまうという問題があった。このため、前記コンプレッサに供給する大電力を発電するために、エンジンに大きな負荷が加わるという問題があった。また、保冷庫を積載した自動車を長距離走らせる場合、運転手のために必ず休憩を定期的に入れなければならならないが、休憩中（即ち駐車中）に前記コンプレッサを駆動する場合、前記二次電池からの電力では前記コンプレッサを強運転させることが難しく、とは言え、前記コンプレッサを駆動するための電力を発電するためだけにエンジンを動かし続けるのは、環境保護の観点から問題があった。
【０００４】
本考案は以上の問題点を解決し、エンジンを停止している状態であっても小さい電力で断熱容器内を−２０℃以下に冷却し続け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】
【０００５】
本考案の請求項１に記載の保冷庫は、断熱容器と、この断熱容器に対して着脱自在で且つ前記断熱容器内を冷却する冷却ユニットを有し、この冷却ユニット内に、スターリング冷凍機及びこのスターリング冷凍機の吸熱部近傍に熱的に接して設けられる吸熱用熱交換器を配置してなる保冷庫において、前記冷却ユニットが、前記断熱容器内を−２０℃以下の温度で強冷凍するように前記スターリング冷凍機を駆動制御する制御回路を有すると共に、前記断熱容器が、真空断熱材を有して構成されるものである。
【０００６】
また、本考案の請求項２に記載の保冷庫は、断熱容器と、この断熱容器に対して着脱自在で且つ前記断熱容器内を冷却する冷却ユニットを有し、この冷却ユニット内に、スターリング冷凍機及びこのスターリング冷凍機の吸熱部近傍に熱的に接して設けられる吸熱用熱交換器を配置してなる保冷庫において、前記冷却ユニットが、前記断熱容器内を０℃以上の温度で冷蔵、０〜−２０℃の温度で冷凍、及び−２０℃以下の温度で強冷凍するように前記スターリング冷凍機を駆動制御する制御回路を有すると共に、前記断熱容器が、真空断熱材を有して構成されるものである。
【０００７】
また、本考案の請求項３に記載の保冷庫は、請求項１乃至２において、前記制御回路が、前記断熱容器内を−４０℃以下の超低温域で強冷凍するように前記スターリング冷凍機を駆動制御可能に構成されるものである。
【０００８】
更に、本考案の請求項４に記載の保冷庫は、請求項１乃至３において、二次電池を有すると共に、前記制御回路が、外部電源からの電力によって前記スターリング冷凍機を作動させると共に前記二次電池を充電し、前記外部電源からの電力供給が停止した際に前記二次電池から前記スターリング冷凍機に電力を供給する電源回路を含むものである。
【考案の効果】
【０００９】
本考案の請求項１に記載の保冷庫は、以上のように構成することにより、比較的小さい電力で前記スターリング冷凍機を駆動して、断熱容器内を−２０℃以下に強冷凍することができるので、極めて低温で保存する必要がある被収容物を収容している場合であっても、電源に大きな負荷を与えないようにすることができる。
【００１０】
また、本考案の請求項２に記載の保冷庫は、以上のように構成することにより、比較的小さい電力で前記スターリング冷凍機を駆動して、断熱容器内を冷蔵、−２０℃までの冷凍、或いは−２０℃以下に強冷凍することができるので、極めて低温で保存する必要がある被収容物を収容している場合であっても、電源に大きな負荷を与えないようにすることができる。
【００１１】
また、本考案の請求項３に記載の保冷庫は、以上のように構成することにより、小さい電力で前記断熱容器内を超低温域と言われる−４０℃以下に冷却することができるので、被収容物を品質がより安定した状態で輸送することができる。
【００１２】
更に、本考案の請求項４に記載の保冷庫は、以上のように構成することにより、外部電源から電力が供給されている場合に前記二次電池を充電し、外部電源からの電力供給が停止した場合に前記二次電池から供給される電力で前記スターリング冷凍機を駆動することになるが、このスターリング冷凍機が小電力で駆動可能なため、前記二次電池から供給される電力でも充分に断熱容器内を強冷凍することができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本考案の第一の実施形態について、図１乃至図５に基づいて説明する。１は保冷庫としての物流用冷凍コンテナである。この冷凍コンテナ１は、上部に開口部２Ａを有する断熱容器２と、前記開口部２Ａの一部を開閉自在に閉塞すると共に、前記断熱容器２の一部を構成する蓋体３と、前記開口部２Ａの余部を覆うように取り付けられる冷却ユニット４とで構成されている。そして、前記断熱容器２は、板状の真空断熱材５Ａを板状の発泡合成樹脂５Ｂで挟んで構成された断熱材パネル５の表面を熱反射フィルム６で被覆することで構成されている。また、前記蓋体３も、前記断熱容器２と同様に、板状の真空断熱材７Ａを板状の発泡合成樹脂７Ｂで挟んで構成された断熱材パネル７の表面を熱反射フィルム８で被覆することで構成されている。更に、前記断熱容器２の外側は、熱反射層を有するカバー体２Ｂで覆われている。
【００１４】
前記冷却ユニット４は、合成樹脂等から成る上外殻体９及び下外殻体１０と、これらの外殻体９，１０内に設けられる断熱壁１１とを有して構成されている。なお、この断熱壁１１は、発泡合成樹脂等の断熱材で構成されている。そして、前記冷却ユニット４は、この冷却ユニット４の外部と連通する機械室１２と、前記断熱容器２内と連通する冷却室１３とに区画されている。そして、前記冷却室１３における前記上外殻体９の内側及び前記冷却室１３と機械室１２の境界に、前記断熱壁１１が設けられている。更に、この断熱壁１１には、後述するスターリング冷凍機２４の吸熱部２４Ｃを挿通するための貫通孔１４が形成されている。そして、前記上外殻体９には、前記機械室１２と外部とを連通させる吸気口１５及び排気口１６が形成されている。また、前記下外殻体１０には、前記冷却室１３と断熱容器２内とを連通させる吸気口１７及び排気口１８が形成されていると共に、後述するヒートシンク３０の下方に取付部１９が形成されており、この取付部１９に対して水受け皿２０が着脱自在に取り付けられている。そして、前記下外殻体１０における前記吸気口１７と排気口１８の間の部分１０Ａ及び前記水受け皿２０によって、仕切壁２１が構成されている。また、前記下外殻体１０には、前記冷却室１３内において、後述するヒートシンク３０の上流側と下流側を区切って屈曲した後述する風路３４を構成する立壁１０Ｂが形成されている。
【００１５】
前記機械室１２には、冷凍機ユニット２２が収容されている。この冷凍機ユニット２２は、略筒状のケーシング２３と、このケーシング２３内に略同軸状に収容されているスターリング冷凍機２４と、排熱ファン２５とを有して構成されている。前記ケーシング２３は、その両端が開口しており、その一端側の開口から前記スターリング冷凍機２４の筒状部２４Ａが突出すると共に、前記スターリング冷凍機２４の筒状部２４Ａ基端側の排熱部２４Ｂに伝熱的に設けられた排熱フィン２６が前記一端側の開口に位置するように、前記スターリング冷凍機２４が前記ケーシング２３内に配置されている。そして、前記排熱フィン２６の外周部と前記ケーシング２３の一端側開口の内面との隙間には、これらの隙間を封止するための封止部材２７が設けられている。また、前記スターリング冷凍機２４の筒状部２４Ａ先端側の吸熱部２４Ｃ近傍には伝熱ブロック２８が伝熱的に取り付けられており、前記吸熱部及び伝熱ブロック２８が、前記貫通孔１４から前記冷却室１３に露出している。また、前記筒状部２４Ａにおける吸熱部２４Ｃから中間部２４Ｄにかけて、前記筒状部２４Ａと貫通孔１４の隙間を塞ぐと共に、外気の持つ熱が前記中間部２４Ｄから吸熱部２４Ｃに移動しないように、断熱封止部材２９が設けられている。更に、前記ケーシング２３の他端側の開口には、前記排熱ファン２５が取り付けられている。そして、前記他端側開口は、前記排気口１６に臨んで設けられている。
【００１６】
前記貫通孔１４から前記冷却室１３に露出した前記スターリング冷凍機２４の吸熱部２４Ｃに取り付けられた伝熱ブロック２８には、吸熱用熱交換器としてのヒートシンク３０が伝熱的に取り付けられている。このヒートシンク３０は、アルミニウムや銅等、熱伝導性の良好な金属によって構成されていると共に、フィン３０Ａが略垂直方向に延びるように構成されている。そして、前記ヒートシンク３０の基部３０Ｂの裏側には、この基部３０Ｂと伝熱的に接するように、発熱手段としてのヒータ３１が設けられている。また、前記ヒートシンク３０と対向して、冷却ファン３２が設けられている。なお、この冷却ファン３２は、前記ヒートシンク３０に対して気流を吹き付けるように構成されていると共に、前記ヒートシンク３０の直下以外の位置に（図３においては、前記ヒートシンク３０の左側に対向して）設けられている。更に、前記ヒートシンク３０の基部３０Ｂには、前記ヒートシンク３０の温度を検知する温度センサ３３が設けられている。そして、前記冷却ファン３２を回転させることで、前記吸気口１７から前記冷却ファン３２及びヒートシンク３０を通過し、前記機械室１２の下方を通って前記排気口１８に至る風路３４が構成される。
【００１７】
なお、前記冷却ユニット４の上外殻体９には、操作部３５が設けられている。また、前記冷却室１３内には、前記断熱容器２内の温度を検知するための容器内温度センサ３６が設けられている。また、前記スターリング冷凍機２４の排熱部２４Ｂに接するように、この排熱部２４Ｂの温度を検知するための冷凍機温度センサ３７が設けられている。更に、前記冷却ユニット４内には、前記温度センサ３３、操作部３５、容器内温度センサ３６、及び冷凍機温度センサ３７からの入力によって前記スターリング冷凍機２４、排熱ファン２５、ヒータ３１、及び冷却ファン３２の動作を制御する制御回路３８が設けられている。そして、この制御回路３８には、電源回路３９が設けられており、この電源回路３９には、直流電源Ｂ（この場合、自動車用バッテリー）及び二次電池４０が接続されている。
【００１８】
次に、本実施形態の作用について説明する。まず使用者は、前記断熱容器２の開口部２Ａに前記蓋体３及び冷却ユニット４を取り付ける。そして、図示しない電源コードを前記直流電源Ｂに接続した後、前記操作部３５を操作して、冷蔵（〜０℃）、冷凍（０〜−２０℃）、或いは強冷凍（−２０℃〜）モードの何れかを選択すると、前記制御回路３８によって、前記スターリング冷凍機２４及び排熱ファン２５、冷却ファン３２が作動する。この際、前記電源回路３９に接続された前記二次電池４０が、前記直流電源Ｂによって充電される。なお、前記直流電源Ｂが自動車用バッテリーであるので、実際には、前記直流電源Ｂを介して間接的にエンジンの発電機に接続されることになる。そして、エンジンを作動し続けることで、前記直流電源Ｂはエンジンの発電機によって充電され続けることになる。（なお、図５では、前記直流電源Ｂよりも上流となるエンジン及び発電機は省略した。）また、前記スイッチ３５の操作と同時に、前記制御回路３８は計時を開始する。このようにして前記スターリング冷凍機２４が作動すると、前記排熱部２４Ｂに熱が発生すると共に、前記吸熱部２４Ｃに冷熱が発生する。そして、前記排熱ファン２５が作動することで、前記吸気口１５から吸い込まれ、前記ケーシング２３内を通って前記排気口１６から排出される気流が形成される。この気流は、前記ケーシング２３の一端側開口を通る際に、前記排熱フィン２６を通過する。このため、前記排熱部２４Ｂで発生した熱は、前記排熱フィン２６に移動した後、前記気流に奪われ、前記排気口１６から冷却ユニット４外に排出される。更に、前記吸熱部２４Ｃで発生した冷熱は、前記伝熱ブロック２８を経て前記ヒートシンク３０に至る。そして、前記冷却ファン３２が作動していることで、前記断熱容器２内から前記吸気口１７を通り、前記冷却ファン３２によって前記ヒートシンク３０に吹き付けられ、前記風路３４を通って前記排気口１８から前記断熱容器２内に戻る循環気流が形成される。そして、この循環気流は、前記冷却ファン３２によって前記ヒートシンク３０に吹き付けられることで、このヒートシンク３０の冷熱を奪う。これによって、前記循環気流は冷却される。そして、前記循環気流が冷却されることで、前記断熱容器２内の空気も冷却され、これによって、前記断熱容器２内が冷却される。
【００１９】
なお、前記スターリング冷凍機２４は極めて低い温度を効率よく作り出せるので、前記制御回路３８のプログラムを強冷凍モードが設定可能とすることで、前記断熱容器２内を−２０℃以下まで冷却可能とすることができる。そして、前記断熱容器２及び蓋体３を構成する前記断熱材パネル５，７が真空断熱材５Ａ，７Ａを有すると共に、前記断熱材パネル５，７の表面が前記熱反射フィルム６，８で被覆され、更に前記断熱容器２の外側が熱反射層を有するカバー体２Ｂで覆われていることで、前記断熱容器２内外の熱の移動を最大限抑え、前記断熱容器２内を効率良く−２０℃以下の温度で強冷凍し続けることができる。そして、このように前記断熱容器２内を−２０℃以下で強冷凍し続けることで、前記断熱容器２内に収容された被収容物を確実に保存し続けることができる。例えば、被収容物が−２０℃よりも低い温度で冷凍されるべき食品である場合、この食品の品質劣化を確実に抑えることができる。また、食品を−２０℃以下、望ましくは超低温と言われる−４０〜−１００℃の温度域で冷凍することで、長時間の輸送であっても、「冷凍焼け」（食品中の凍結水分が昇華することで乾燥すると同時に脂肪分が酸化し、更に蛋白質が脱水変性する等の現象）を抑えることができる。また、前記制御回路３８のプログラムを、冷蔵モード及び冷凍モードが設定可能とすることで、冷凍させることができない食品や一般的な冷凍物であっても、保存しながら輸送することができる。
【００２０】
そして、このように前記断熱容器２内の冷蔵、冷凍、或いは強冷凍を継続すると、この断熱容器２内の空気、或いは前記蓋体３を開閉することで前記断熱容器２内に入った空気に含まれる水分が前記ヒートシンク３０の表面に着霜する。このように、前記ヒートシンク３０に着霜すると、前記冷却ファン３２が発生させた気流が前記ヒートシンク３０に直接触れなくなるり、前記断熱容器２内の冷凍効率が低下してしまうので、除霜モードを実行することで除霜する必要がある。即ち、前記制御回路３８が定期的に前記スターリング冷凍機２４、排熱ファン２５及び冷却ファン３２を停止させると共に、前記ヒータ３１に通電することで、このヒータ３１が伝熱的に接した前記ヒートシンク３０が加熱されて、このヒートシンク３０に付着した霜が融かされる。なお、前記ヒータ３１が発した熱及び前記排熱部２４Ｂや胴部２４Ｅから前記ヒートシンク３０に移動した熱の大部分は、このヒートシンク３０に付着した霜の融解熱となり、前記ヒートシンク３０の温度が０℃前後までしか上昇しないので、除霜モード前期では、前記冷却室１３内の温度上昇が最小限に抑えられる。霜が融かされることで生じた除霜水は、前記水受け皿２０に滴下して溜められる。そして、このように除霜水が溜められた前記水受け皿２０は、前記冷凍コンテナ１の使用後等に、前記断熱容器２の開口部２Ａから前記冷却ユニット４を取り外した後、前記取付部１９から前記水受け皿２０を取り外すことで、廃棄される。そして、除霜モード後期では、前記ヒートシンク３０に付着した霜が全て融けてしまうことで、前記ヒータ３１が発した熱が前記ヒートシンク３０の温度を上げることになるので、前記温度センサ３３が所定の温度を検知すると、除霜が完了したと判断して除霜モードを終了させ、除霜モード前に実行されていた冷蔵、冷凍或いは強冷凍モードを再度実行する。
【００２１】
そして、前記物流用冷凍コンテナ１を自動車に積載して輸送する場合、運転手の休憩が必要なことから、定期的に駐車することになる。なお、駐車中は、環境保護の観点からエンジンを停止することが望ましいが、エンジンの停止中に前記直流電源Ｂから電力を供給し続けると、この直流電源Ｂの充電量が低下するため、自動車の運行に支障を来す虞が生ずる。しかしながら、前述したように、前記電源回路３９に前記二次電池４０が接続されており、この二次電池４０が、エンジンが作動している間（即ち、自動車の運転中）に前記電源回路３９によって充電されているので、エンジンの停止中であっても、前記操作部３５を操作することで、電源を自動車の運行に用いられる直流電源Ｂから、これとは独立した前記二次電池４０に切り替えて、前記冷却ユニット４を作動させることができる。このため、自動車の運転を再開する場合、前記直流電源Ｂが放電されていないので、自動車の運行に支障を来す虞がない。更に、前述したように、前記断熱容器２を構成する前記断熱材パネル５，７が真空断熱材５Ａ，７Ａを有し、前記断熱材パネル５，７の表面が前記熱反射フィルム６，８で被覆されると共に、前記断熱容器２の外側が熱反射層を有するカバー体２Ｂで覆われていることで、前記断熱容器２内外の熱の移動が最大限抑えられるので、前記スターリング冷凍機２４が、小さい電力で効率的に低温を作り出せることと相まって、前記二次電池４０から供給される電力だけで前記断熱容器２内の温度を長時間保ち続けることができる。そして、再度自動車を運転させるためにエンジンを作動させ、このエンジンに接続された発電機を作動させると共に、前記操作部３５を操作して電源を前記二次電池４０から直流電源Ｂに切り替えることで、前記冷却ユニット４が前記直流電源Ｂ（を介して間接的に接続された発電機）から供給される電力によって作動すると共に、前記二次電池４０の充電が再開される。
【００２２】
以上のように本考案は、真空断熱材５Ａ，７Ａを有して構成される断熱容器２と、この断熱容器２に対して着脱自在に取り付けられて前記断熱容器２内を冷却する冷却ユニット４とから成り、この冷却ユニット４が、スターリング冷凍機２４、このスターリング冷凍機２４の吸熱部２４Ｃ近傍に熱的に接して設けられる吸熱用熱交換器としてのヒートシンク３０、及び前記断熱容器２内を−２０℃以下の温度で強冷凍するように前記スターリング冷凍機２４を駆動制御する制御回路３８を有することで、比較的小さい電力で前記スターリング冷凍機２４を駆動して、前記断熱容器２内を冷蔵、−２０℃までの冷凍、或いは−２０℃以下に強冷凍することができるので、極めて低温で保存する必要がある被収容物を収容している場合であっても、直流電源Ｂに大きな負荷を与えないようにすることができるものである。
【００２３】
また、本考案は、小さい電力で前記断熱容器内を超低温域と言われる−４０℃以下に冷却することができるので、被収容物を品質がより安定した状態で輸送することができるものである。
【００２４】
更に、本考案は、前記制御回路３８が、外部電源としての直流電源Ｂからの電力によって前記スターリング冷凍機２４を作動させると共に二次電池４０を充電し、前記直流電源Ｂからの電力供給が停止した際に前記二次電池４０から前記スターリング冷凍機２４に電力を供給する電源回路３９を含むことで、直流電源Ｂから電力が供給されている場合に前記二次電池４０を充電し、直流電源Ｂからの電力供給が停止した場合に小電力で駆動可能な前記スターリング冷凍機２４を前記二次電池４０から供給される電力で駆動して前記断熱容器２内を強冷凍することができるものである。
【００２５】
なお、本考案は以上の実施形態に限定されるものではなく、考案の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、直流電源と二次電池の切換を手動で行っているが、前記直流電源からの電力が遮断されたこと、或いは前記直流電源からの電力供給が再開したことを検知して自動的に切り替えるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本考案の実施形態を示す正面図である。
【図２】同上、平面図である。
【図３】同上、Ｘ−Ｘ断面図である。
【図４】同上、Ｙ−Ｙ断面図である。
【図５】同上、電気系統のブロック図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  冷凍コンテナ（保冷庫）
２  断熱容器
３  蓋体（断熱容器）
４  冷却ユニット
２４  スターリング冷凍機
２４Ｃ  吸熱部
３０  ヒートシンク（吸熱用熱交換器）
３８  制御回路
３９  電源回路
４０  二次電池
Ｂ  直流電源（外部電源）
【図１】
0003135138.tif 000003
【図２】
0003135138.tif 000004
【図３】
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【図４】
0003135138.tif 000006
【図５】
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