JP5613871B1

JP5613871B1 - 温調庫

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Publication number: JP5613871B1
Application number: JP2014079131A
Authority: JP
Inventors: 岸　正弘; 岸　　正弘
Original assignee: AQUA SYSTEMS LIMITED
Current assignee: AQUA SYSTEMS LIMITED
Priority date: 2014-04-08
Filing date: 2014-04-08
Publication date: 2014-10-29
Anticipated expiration: 2033-12-27
Also published as: JP2015127629A

Abstract

【課題】収納室内の温度管理を容易に行うことが可能な温調庫を提供することを目的とする。【解決手段】温調庫は、被温調対象を収納可能な収納室２と、収納室２から供給された空気を温調する温調ユニットと、床２４と床仕切り３１との間に設けられ、複数に分割された第１空気流路１７と、流路断面積よりも狭い開口面積を有する第１開口部１３と、第１空気流路１７の他端側の床仕切り３１にて収納室２の側壁の下部に沿って形成され、流路断面積よりも狭い開口面積を有する第１スリット１９と、床２４側と同様に天井２６側に設けられる第２空気流路１８と、第２開口部１４と、第２スリット２０とを備え、温調ユニットで温調された空気は、第１開口部１３の開口面積に応じて分配され、第１空気流路１７を流れて、第１スリット１９から吹き出した後、第２スリット２０から吸い込まれ、第２空気流路１８を流れて温調ユニットに向かう。【選択図】図４

Description

本発明は、物品が収納される収納室の温度を調節することが可能な温調コンテナや温調倉庫等の温調庫に関するものである。

温調倉庫や温調コンテナ等の温調庫に適用される温調システムにおいて、物品（貨物）が収納される収納室（貨物室）内部の温度は、目標温度（目標値）とのずれが少なく、かつ、所定の温度範囲で均一に保たれることが望ましい。

収納室内に所定温度の空気を供給するため、空調装置が使用されている。周囲の環境温度よりも低温にする場合、冷凍機が空気を冷却（除熱）して、冷却された空気を収納室へ供給する。反対に、周囲の環境温度よりも高温にする場合、ヒーター又はヒートポンプ装置が空気を加熱して、加熱された空気を収納室へ供給する。

下記特許文献１では、航空機用の保冷コンテナの発明であって、冷媒箱の表面と接触して冷却された空気が積荷許容空間へ供給され、その後、積荷許容空間の空気が冷媒箱近傍へ戻って循環することが記載されている。

特開平９−１２４０９４号公報特開２００３−３０２１４４号公報特開２００４−１５０７３５号公報特開２０１１−７４７２号公報特表２００３−５２２６８７号公報

温調倉庫や温調コンテナ等に適用される温調システムにおける従来の温度制御方法は、収納室内の適当な位置（１点又は複数点）を測定点として決めて、その測定点の温度に基づいて室内温度を制御している。

しかし、積荷高さ、物品間の間隔又は数量等の積荷の状態や、外部からの侵入熱に応じて、収納室内の環境が変化する。そのため、収納室内の１点の測定点の温度を一定に制御できたとしても、収納室内の複数の物品を所定の温度範囲で均一に保たせているとは限らない。また、収納室内の測定点が多点であっても、その他の位置の温度が不明であるため、全ての積荷が所定の温度範囲内にあることを必ずしも保証できない。

また、従来の空調装置では、収納室内の測定点の温度に基づいて、吹出し風量を変化させて、収納室内の空気を攪拌させている。この方法は、収納室内の空気が有している熱を対象として、室内空気全体を混ぜながら除熱又は加熱するものである。しかし、上述したとおり、測定点として予め決めた位置が必ずしも収納室を代表する温度とは限らないため、目標どおり温度調整できない場合も生じる。

保冷コンテナの冷熱源としては、例えば特許文献２で記載されているように電動式冷凍機が用いられたり、特許文献３〜５で記載されているようにドライアイスが用いられたりする。電動式冷凍機の場合、特に航空機用保冷コンテナでは重量が重いこと、メンテナンスが必要であることが問題となる。これに対して、ドライアイスの場合、重量は軽く、メンテナンスも軽微で済む。

しかし、従来の保冷コンテナでは、ドライアイスが内部に収容されたドライアイスボックスの外表面と外表面近傍の空気とが熱交換することによって、ドライアイスボックスの外表面近傍の空気を冷却している。そのため、収納室へ空気を供給する空気循環ファンを停止したとしても、内部のドライアイス（昇華温度：−７９℃）によってドライアイスボックスの外表面の空気は冷却され続けている。その結果、強制対流伝熱によらずとも、自然対流伝熱によって、収納室を冷却してしまい、物品を管理温度以下に冷却しすぎる過冷却の問題が生じる。特に、管理温度と外気温度との差が小さく、外部から侵入する熱が少ないとき、過冷却が生じやすい。空気循環ファンは、収納室内への空気を循環させることはできるが、過冷却を防止することはできない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、収納室内の温度管理を容易に行うことが可能な温調庫を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の温調庫は以下の手段を採用する。
本発明に係る温調庫は、被温調対象を収納可能な収納室と、前記収納室から供給された空気を冷却又は加熱する温調部と、前記収納室の床と前記床の上方に設置された床仕切りとの間に設けられ、前記収納室の側壁に対応して隔壁によって複数に分割された第１空気流路と、前記温調部側である前記複数の第１空気流路の一端側にてそれぞれ形成され、流路断面積よりも狭い開口面積を有する第１開口部と、前記複数の第１空気流路の他端側の前記床仕切りにて前記収納室の側壁の下部に沿って形成され、流路断面積よりも狭い開口面積を有する第１スリットと、前記収納室の天井と前記天井の下方に設置された天井仕切りとの間に設けられ、前記収納室の側壁に対応して隔壁によって複数に分割された第２空気流路と、前記温調部側である前記複数の第２空気流路の一端側にてそれぞれ形成され、流路断面積よりも狭い開口面積を有する第２開口部と、前記複数の第２空気流路の他端側の前記天井仕切りにて前記収納室の前記側壁の上部に沿って形成され、流路断面積よりも狭い開口面積を有する第２スリットとを備え、前記温調部で冷却又は加熱された後、前記第１空気流路又は前記第２空気流路それぞれを流れる空気は、対応する前記第１開口部の開口面積又は対応する前記第２開口部の開口面積に応じて分配され、分配された空気は、前記第１空気流路又は前記第２空気流路を流れて、前記第１スリット又は前記第２スリットから吹き出した後、前記第２スリット又は前記第１スリットから吸い込まれ、前記第２スリット又は前記第１スリットから吸い込まれた空気が前記第２空気流路又は前記第１空気流路を流れて前記温調部に向かって流れる。

この構成によれば、冷却時、温調部で生成された冷却空気は、第１開口部を通過して第１空気流路へ吹き出し、第１空気流路において床に沿って流れ、その後、側壁下部に沿って形成された第１スリットから吹き出す。第１スリットから吹き出した冷却空気は、外部からの入熱によって温度が上昇して密度が下がり、上昇流となって壁面に沿って移動する。天井仕切りまで到達した空気は、側壁上部に沿って形成された第２スリットから吸い込まれる。第２スリットから吸い込まれた空気は、第２空気流路において天井に沿って流れ第２開口部を通過して温調部へ流れる。第１スリットと第２スリットが対向して形成されることから、壁面に沿って空気が流れやすい。収納室内部に発熱体が無い場合、収納室に侵入する熱は外部からの熱である。本発明では、温調部で生成された冷却空気が、床、壁及び天井に沿って流れることから、外部から侵入する熱を除去でき、収納室内の温度上昇を防止できる。

一方、加熱時、温調部で生成された加熱空気は、第２開口部を通過して第２空気流路へ吹き出し、第２空気流路において天井に沿って流れ、その後、側壁上部に沿って形成された第２スリットから吹き出す。第２スリットから吹き出した加熱空気は、外部からの入熱によって温度が低下して密度が上がり、下降流となって壁面に沿って移動する。床仕切りまで到達した空気は、側壁下部に沿って形成された第１スリットから吸い込まれる。第１スリットから吸い込まれた空気は、第１空気流路において床に沿って温調部へ流れる。第１スリットと第２スリットが対向して形成されることから、壁面に沿って空気が流れやすい。収納室から流出する熱は天井、壁及び床からである。本発明では、温調部で生成された加熱空気が、天井、壁及び床に沿って流れることから、外部へ流出する熱を補給でき、収納室内の温度低下を防止できる。

なお、冷却時、温調部で生成された冷却空気は、上述した記載と反対に、第２開口部、第２空気流路、第２スリット、第１スリット、第１空気流路の順に流れてもよく、加熱時、温調部で生成された加熱空気は、上述した記載と反対に、第１開口部、第１空気流路、第１スリット、第２スリット、第２空気流路の順に流れてもよい。

また、第１空気流路及び第２空気流路が分割されていることによって、複数の側壁に対し側壁の面積に応じて空気を流すことができ、冷却時に、側壁からの熱の侵入に対し収納室内の温度上昇を均一に防止したり、加熱時に、側壁からの熱の流出に対し収納室の温度下降を均一に防止できる。

なお、分割された第１空気流路又は第２空気流路は、一の側壁を複数に分割した領域に対応するように細かく分割されてもよい。また、側壁からの熱の侵入が不均一となることが予想される場合は、各第１開口部の開口面積及び各第２開口部の開口面積の大きさを変えて、空気量を変化させてもよい。

上記発明において、被温調対象を収納可能な収納室から供給された空気を冷却又は加熱する温調部の空気出口温度と空気入口温度の平均値を前記収納室の温度の平均値として、前記温調部の冷却能力又は加熱能力を調整することによって前記収納室の温度の平均値を制御し、かつ、前記温調部の空気出口温度と空気入口温度の差を前記収納室の温度幅として、前記収納室と前記温調部間の循環空気量を調整することによって前記収納室の温度幅を制御してもよい。

この構成によれば、収納室の温度は、温調部によって温度の平均値を変化させる制御と、収納室及び温調部間を循環する循環空気量によって収納室の温度幅を変化させる制御に基づいて、管理される。収納室の温度及び温度範囲を調整するためには、この二つの条件を管理すればよい。これにより、収納室のある位置（１点又は複数点）の温度を代表点として収納室の温度を制御する場合に比べて、本発明に係る温調システムは、収納室内の物品の搭載状況や外部の温度条件に左右されず、正確に収納室の温度を管理できる。

本発明の参考例に係る温調コンテナは、被温調対象を収納可能な収納室と、前記収納室から供給された空気を冷却する温調部と、前記収納室から前記温調部へ前記収納室内の空気を供給し、前記温調部から前記収納室へ前記温調部で冷却された空気を供給する第１循環流路とを備え、前記温調部は、ドライアイス又は氷が収容され、周囲が保温材によって被覆された第１熱交換部と、内部を前記第１熱交換部から供給される二酸化炭素ガス又は水が通過し、前記収納室内から供給される空気と熱交換する第２熱交換部と、前記第１熱交換部から前記第２熱交換部へ前記二酸化炭素ガス又は水を供給し、前記第２熱交換部から前記第１熱交換部へ前記二酸化炭素ガス又は水を戻す第２循環流路とを備える。

この構成によれば、第１熱交換部において、二酸化炭素ガス又は水が、第１熱交換部に収容されたドライアイス又は氷によって冷却され、第２循環流路を通過して第２熱交換部へ供給される。そして、第１循環流路を通過して収納室から供給される空気は、第２熱交換部において、二酸化炭素ガス又は水と熱交換して冷却される。第２熱交換部で冷却された空気は、第１循環流路を通過して収納室へ供給される。収納室内の空気は、収納室外部からの入熱によって温度上昇し、第１循環流路を通過して第２熱交換部へ再び戻る。空気は、これを繰り返して第２熱交換部と収納室との間を循環する。その結果、収納室内が低温に保たれる。

一方、第２熱交換部で空気と熱交換した二酸化炭素ガス又は水は、第２循環流路を通過して第１熱交換部へ戻される。第１熱交換部は、周囲が保温材によって被覆されていることから、第１熱交換部の表面の空気が内部に収容されたドライアイス又は氷と熱交換されにくい。したがって、第２熱循環流路を流れる二酸化炭素ガス又は水の流れを停止すれば、収納室内の空気の過冷却を防止できる。また、従来の表面が保温されていない収容箱内にドライアイス又は氷を収容して、収容箱表面と収納室内の空気とを熱交換させる場合に比べて、ドライアイス又は氷の消費速度を低減できる。

本発明によれば、収納室内の温度管理を容易に行うことができる。

本発明の一実施形態に係る温調コンテナを示すシステム構成図である。本発明の一実施形態に係る温調コンテナを示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る温調コンテナを示す縦断面図である。本発明の一実施形態に係る温調コンテナの収納室を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る温調コンテナの温調室を示す斜視図である。図４のＡ−Ａ線で切断した温調コンテナの吹出口を示す縦断面図である。図４のＢ−Ｂ線で切断した温調コンテナの吸込口を示す縦断面図である。

以下に、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
＜温調システム＞
まず、本発明の一実施形態に係る温調システムについて説明する。
本実施形態に係る温調システムは、例えば温調コンテナ又は温調倉庫等の温調庫に適用可能である。温調システムが適用される温調倉庫又は温調コンテナ等の温調庫は、被温調対象の物品（例えば荷物や貨物等）を収納可能な収納室２と、収納室２に隣接して設けられる温調室３などを備える。図１及び図２では、航空機による貨物輸送に用いられる温調コンテナ１の例を示している。本実施形態に係る温調システムは、コンテナの場合、航空機用、船舶用等いずれにも適用可能である。

収納室２は、例えば床２４、３面の側壁２５、天井２６及び仕切壁１２に囲まれた直方体状の空間を有する。仕切壁１２は、収納室２と温調室３を隔てる。仕切壁１２には、第１開口部１３と、第２開口部１４が設けられる。冷却時、温調室３で冷却された空気は、第１開口部１３を介して収納室２内へ吹き出し、収納室２内の空気は、第２開口部１４を介して温調室３へ戻る。加熱時、温調室３で加熱された空気は、第２開口部１４を介して収納室２内へ吹き出し、収納室２内の空気は、第１開口部１３を介して温調室３へ戻る。

温調室３の内部には、温調ユニット５が設置される。温調ユニット５は、収納室２内から供給された空気を冷却又は加熱して温度調整する。温調ユニット５は、冷凍機、ドライアイス、氷又は蓄冷材等を備えて、空気を冷却する。また、温調ユニット５は、ヒータ又はヒートポンプ装置等を備えて、空気を加熱する。冷却時、温調ユニット５の入口には、第２開口部１４を介して収納室２内の空気が供給され、温調ユニット５で冷却された空気は、温調ユニット５の出口及び第１開口部１３を介して収納室２内へ供給される。加熱時、温調ユニット５の入口には、第１開口部１３を介して収納室２内の空気が供給され、温調ユニット５で加熱された空気は、温調ユニット５の出口及び第２開口部１４を介して収納室２内へ供給される。

次に、収納室２の温度の制御方法について説明する。ここでは、まず、収納室２の温度を周囲温度よりも低下させる冷却時の温度制御方法について説明する。冷却時、上述した温調コンテナ１の収納室２内の空気は、温調室３に設置された温調ユニット５によって、外部からの侵入熱が除去される。

収納室２内が定常状態にあるとき、温調ユニット５の出口温度が、温調システム内で最も低い温度であり、温調ユニット５の入口温度が、温調システム内で最も高い温度である。そして、収納室２内の温度は、温調ユニット５の出口温度と入口温度のほぼ中間になる。そこで、収納室２内の温度の平均値として、温調ユニット５の出口温度と入口温度を平均した温度を採用する。また、分散（収納室の温度幅）を代表する値として、温調ユニット５の出口温度と入口温度の温度差を採用する。

そして、本実施形態に係る温調システムの最適な温度管理では、算出される温度の平均値が収納室２の管理温度となるように維持し、かつ、算出される分散が管理される温度幅となるように維持する。これを実現するため、二つの独立した制御方法を採用する。

すなわち、温調ユニット５の冷却能力（例えば冷凍機を循環する冷媒量）を増減することによって、温調ユニット５の出口温度と入口温度を増減させて、温度の平均値の増減を調整する。また、収納室２と温調ユニット５を循環する循環空気量を増減することによって、温調ユニット５の出口温度と入口温度の温度差を調整して、分散を調整する。これらの調整は、二つの目的値（温度の平均値、分散）に対して、二つの独立した制御（冷媒量、循環空気量）で行うので、正確に温度を管理できる。なお、冷媒量、循環空気量の調整は、温度計や温調ユニット５との制御信号の送受信に基づいて、制御装置（図示せず。）によって実行される。

収納室２の管理温度を維持できるようにするため、温調ユニット５の出口温度と入口温度の平均値を調整する。すなわち、温度の平均値が管理温度範囲の上限値を超えた場合、冷却能力を高めて、空気を冷却させる。一方、温度の平均値が管理温度範囲の下限値よりも下回ると、冷却を停止させることによって、空気の冷却を停止させる。

入口温度と出口温度の温度差は、循環空気量によって決まる。収納室２内に外部から侵入する熱量は、外気の条件と管理温度や温調コンテナ１の断熱特性によって決まり、外部から侵入する熱のほとんどは、収納室２から温調ユニット５に供給される空気によって温調ユニット５へ搬送される。したがって、収納室２の分散（温度幅）は、侵入熱量を循環空気量とその熱容量で除したものとなる。

したがって、収納室２の温度は、温調ユニット５による温度の平均値の制御と、収納室２及び温調ユニット５を循環する循環空気量による分散の制御により管理されることになる。収納室２の温度及び温度範囲を調整するためには、この二つの条件を管理すればよい。これにより、収納室２のある位置（１点又は複数点）の温度を代表点として収納室２の温度を制御する場合に比べて、本実施形態に係る温度制御方法は、物品の搭載状況や外部の温度条件に左右されず、正確に温度を管理できる。

なお、収納室２の温度を周囲温度よりも低下させる冷却時の温度制御方法について説明したが、収納室２の温度を周囲温度よりも加熱させる場合は、ヒータ又はヒートポンプ装置等の加熱能力を制御する。加熱能力の増減によって、温調ユニット５の出口温度と入口温度を増減させて、温度の平均値を調整することができる。

温調ユニット５の出口温度と入口温度を測定する温度計は、温調ユニット５の出口及び入口に設けられてもよいし、仕切壁１２に設けられた第１開口部１３や第２開口部１４に設けられてもよい。

＜温調コンテナ＞
次に、本実施形態に係る温調システムが適用される温調倉庫や温調コンテナ等の温調庫の一例として、温調コンテナ１について説明する。
温調コンテナ１は、図１及び図２に示すように、被温調対象の物品を収納可能な収納室２と、収納室２に隣接して設けられる温調室３などを備える。温調コンテナ１は、例えば航空機による貨物輸送に用いられる。
なお、以下では、温調コンテナ１について説明するが、本発明は、温調コンテナ１に限定されず、温調倉庫や温調コンテナ等の温調庫にも適用可能である。

［収納室］
冷却時、温調コンテナ１の収納室２の内部には発熱体は少なく、かつ、物品の出し入れ回数もさほど頻繁ではない。すなわち、収納室２に侵入する熱の大部分は、床２４、側壁２５及び天井２６を介して外部から侵入する熱であり、収納室２の温度の変化はこれによって支配されている。他方、加熱時、物品の出し入れ回数もさほど頻繁ではないとき、収納室２から流出する熱の大部分は、床２４、側壁２５及び天井２６を介して外部へ流出する熱であり、収納室２の温度の変化はこれによって支配されている。

本実施形態では、室内空気全体を除熱又は加熱するのではなく、外部から侵入する熱又は外部へ流出する熱に着目して、床２４の全面、側壁２５の全面及び天井２６の全面に沿って空気を流して、収納室２に侵入する熱を除去、又は外部へ流出する熱を補給する。

本実施形態に係る収納室２を流れる循環空気の流路は、特定の場所に限定される。収納室２には、図４に示すように、循環空気用の第１空気流路１７と第２空気流路１８が設置される。

第１開口部１３は、温調室３側である第１空気流路１７の一端側に形成され、第１空気流路１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ又はダクト４Ａの流路断面積よりも狭い開口面積を有する。
第１空気流路１７は、床仕切り３１の下方、すなわち床仕切り３１と床２４との間に形成される。第１空気流路１７の高さは、例えば３０ｍｍである。
第１空気流路１７は、外部と面する側壁２５の数に応じて複数に分割される。第１空気流路１７は、図４の例では、３面の側壁２５に対応して三つの第１空気流路１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃからなる。第１空気流路１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃは、隔壁２１によって仕切られている。

第１空気流路１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃは、上面が床仕切り３１であって、床仕切り３１を介して収納室２に面しており、下面が床２４であって、床２４を介して外部に面している。第１空気流路１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃを流れる空気は、床仕切り３１の全面と床２４の全面と接触する。

第１空気流路１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃの一端は温調室３側にあり、他端は側壁２５側にある。第１空気流路１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃのそれぞれ側壁２５側の端部は、複数の側壁２５のうち一の側壁２５の下辺に沿って位置している。また、第１空気流路１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃのそれぞれ側壁２５側の端部の幅は、一の側壁２５の下辺の長さとほぼ一致している。

第１空気流路１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃの他端側の収納室２の床仕切り３１には、第１スリット１９が側壁２５の下部に沿って形成される。第１スリット１９は、第１空気流路１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃの流路断面積よりも狭い開口面積を有する。第１スリット１９の幅は、第１空気流路１７の高さが３０ｍｍであるとき、例えば１０ｍｍである。一の側壁２５に沿って形成される第１スリット１９の長さは、一の側壁２５の下辺の長さとほぼ一致している。図６に示すように、第１スリット１９は、側壁２５と床仕切り３１の間に、空気が側壁２５に沿って均一に流れるよう一定の隙間で形成される。

第２開口部１４は、温調室３側である第２空気流路１８の一端側に形成され、第２空気流路１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ又はダクト４Ｂの流路断面積よりも狭い開口面積を有する。
第２空気流路１８は、床２４側に形成された第１空気流路１７とほぼ同様の構成で、天井仕切り３２の上方、すなわち天井仕切り３２と天井２６との間に側に形成される。
第２空気流路１８は、外部と面する側壁２５の数に応じて複数に分割される。第２空気流路１８は、図４の例では、３面の側壁２５に対応して、隔壁２２によって仕切られた三つの第２空気流路１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃからなる。
第２空気流路１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃは、天井仕切り３２を介して収納室２に面しており、天井２６を介して外部に面している。第２空気流路１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃを流れる空気は、天井仕切り３２の全面と天井２６の全面と接触する。
第２空気流路１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃの両端部の構成も、第１空気流路１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃと同様である。

第２空気流路１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃの他端側の収納室２の天井仕切り３２には、第１スリット１９に対応して、第２スリット２０が側壁２５の上部に沿って形成される。第２スリット２０は、第２空気流路１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃの流路断面積よりも狭い開口面積を有する。一の側壁２５に沿って形成される第２スリット２０の長さは、一の側壁２５の上辺の長さとほぼ一致している。図７に示すように、第２スリット２０は、側壁２５と天井仕切り３２の間に、空気が側壁２５に沿って均一に流れるよう一定の隙間で形成される。

側壁２５には、高さ１０ｍｍ以上のスペーサー（図示せず。）が側壁２５の壁面から例えば垂直方向に設置される。その結果、物品は、スペーサーによって側壁２５に直接接触できなくなるため、側壁２５に沿った空気の流路が確保される。

次に、収納室２における循環空気の流通方法について説明する。ここでは、まず、冷却時について説明する。
冷却時、温調室３で冷却された空気は、まず、例えば流量配分オリフィスとして設けられた三つの第１開口部１３によって、約３倍の流速に加速される。このとき、三つの第１開口部１３の開口面積に応じて、空気が三つの第１空気流路１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃに分配される。三つの第１空気流路１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃを流れる空気は、床２４を冷却しつつ、床２４によって加熱されながら、３面の側壁２５それぞれの下部に向かって流れる。すなわち、第１空気流路１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃを流れる空気は、床２４から侵入する熱を吸収し除去する。

第１空気流路１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃを流れた空気は、第１スリット１９において流路断面積が絞られて、第１スリット１９から均一に吹き出される。第１スリット１９から吹き出された空気は、側壁２５を冷却しつつ、側壁２５によって加熱されて、密度が下がることから、側壁２５に沿って上昇する。すなわち、側壁２５に沿って流れる空気は、側壁２５から侵入する熱を吸収し除去する。侵入熱が大きい場合は温度上昇が大きく、このため自然対流による上昇流が発生する。自然対流によって、循環流量は多少変化するが、これは温度差を小さくする方向で作用する。

第１スリット１９と第２スリット２０が互いに対向して形成されることから、冷却時、第１スリット１９から吹き出された空気は、側壁２５に沿って上昇した後、収納室２の室内側へ流れることなく、第２スリット２０において流路断面積が絞られて、第２スリット２０から吸い込まれる。

第２スリット２０から吸い込まれた空気は、天井２６を冷却しつつ、天井２６によって加熱されながら、第２スリット２０から温調室３に向かって第２空気流路１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃを流れる。すなわち、第２空気流路１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃを流れる空気は、天井２６から侵入する熱を吸収し除去する。そして、三つの第２開口部１４を介して、温調室３へ空気が流れる。温調室３に戻った空気は、温調室３にて再び冷却されて、また温調室３の下部から収納室２に供給される。

三つの第１空気流路１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃのそれぞれの流量、及び、三つの第２空気流路１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃのそれぞれの流量は、例えば側壁２５の表面積に対応して決定される。この場合、広い表面積を有する側壁２５に向かう空気が流れる第１空気流路１７及び第２空気流路１８（図４の例では、１７Ａ，１７Ｃ，１８Ａ，１８Ｃ）は、他の第１空気流路１７及び第２空気流路１８（図４の例では、１７Ｂ，１８Ｂ）よりも流量が多くなるように決定される。すなわち、三つの第１空気流路１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃそれぞれに対応する側壁２５の面積、又は三つの第２空気流路１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃそれぞれに対応する側壁２５の面積に応じて、第１開口部１３の開口面積又は第２開口部１４の開口面積が決定される。

各側壁２５からの熱の侵入が不均一となることが予想される場合は、三つの第１開口部１３の開口面積及び三つの第２開口部１４の開口面積の大きさを変えて、三つの第１空気流路１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃのそれぞれの流量、及び、三つの第２空気流路１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃのそれぞれの流量を変化させてもよい。第１空気流路１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ、第２空気流路１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃそれぞれを流れる空気は、各側壁２５における入熱量に応じて配分される。例えば、入熱量が大きい側壁２５に沿って流れる空気の流量を相対的に増やし、入熱量が小さい側壁２５について相対的に流量を減らす。この場合、日照による側壁２５の入熱を算出可能な温調倉庫などにおいて、温度の均一化をより適切に図ることができる。

なお、分割された第１空気流路１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ又は第２空気流路１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃは、一の側壁２５を複数に分割した領域に対応するように細かく分割してもよい。これにより、各側壁２５がさらに複数の領域に分けられる。この場合、空気の流れが側壁２５でも分割されて、循環空気量を更に細かく配分できることから、より正確な温度調節を行うことができる。例えば、日照や平均的な風向を考慮して、循環空気量の配分を決定することができる。

側壁２５を除く収納室２内は、管理温度と等しいことが前提であるが、厳密に同じでない場合もあり得る。したがって、収納室２の床仕切り３１には、吹出孔が形成され、凹凸が繰り返し形成された波状の板部材（図示せず。）を設置してもよい。そして、波状の板部材と床仕切り３１の間に空気の一部を通過させ、吹出孔から収納室２の室内へ空気を吹き出させる。吹出孔から吹き出された空気は、自然対流によって流れ、収納室２の温度を均一化させる。この収納室２内の空気は、物品の平均温度が設定温度より高い場合、上方に向かって流れ、物品からの熱を吸収して、天井仕切り３２で側壁２５に沿った流れと合流し、第２スリット２０から吸い込まれる。

以上、冷却時の空気の流れについて説明したが、反対に、加熱時、温調室３で加熱された空気は、まず、流量配分オリフィスとして設けられた三つの第２開口部１４によって、約３倍の流速に加速される。このとき、三つの第１開口部１４の開口面積に応じて、空気が三つの第２空気流路１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃに分配される。三つの第２空気流路１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃを流れる空気は、天井２６を加熱しつつ、天井２６によって冷却されながら、３面の側壁２５それぞれの上部に向かって流れる。すなわち、第２空気流路１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃを流れる空気は、天井２６から流出する熱を補給する。

そして、第２空気流路１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃをを流れた空気は、第２スリット２０において流路断面積が絞られて、第２スリット２０から均一に吹き出される。第２スリット２０から吹き出された空気は、側壁２５を加熱しつつ、側壁２５によって冷却されて、密度が上がることから、側壁２５に沿って下降する。

第１スリット１９と第２スリット２０が互いに対向して形成されることから、加熱時、第２スリット２０から吹き出された空気は、側壁２５に沿って下降した後、収納室２の室内側へ流れることなく、第１スリット１９において流路断面積が絞られて、そのまま第１スリット１９から吸い込まれる。
第１スリット１９から吸い込まれた空気は、床２４を加熱しつつ、床２４によって冷却されながら、第１スリット１９から温調室３に向かって第１空気流路１７を流れる。そして、三つの第１開口部１３を介して、温調室３へ空気が流れる。

以上、本実施形態によれば、冷却時、収納室２の内部には発熱体は少なく、かつ、物品（被温調対象）の出し入りの回数もさほど頻繁ではない。したがって、このような条件の収納室２では、収納室２に侵入する熱の大部分は、床２４、側壁２５及び天井２６を介して外部から侵入する熱であり、収納室２の温度の変化はこれによって支配される。また、加熱時、物品の出し入れ回数もさほど頻繁ではないとき、収納室２から流出する熱の大部分は、床２４、側壁２５及び天井２６を介して外部へ流出する熱であり、収納室２の温度の変化はこれによって支配される。したがって、上述した構成によって、外部から侵入する熱を除去、又は外部へ流出する熱を補給することで、収納室２内の熱の出入りがなくなるため、収納室２の内部温度は、初期の状態どおり均一で一定に保持することができる。

なお、冷却時、温調ユニット５で生成された冷却空気は、上述した記載と反対に、第２開口部１４、第２空気流路１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ、第２スリット２０、第１スリット１９、第１空気流路１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃの順に流れてもよく、加熱時、温調ユニット５で生成された加熱空気は、上述した記載と反対に、第１開口部１３、第１空気流路１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ、第１スリット１９、第２スリット２０、第２空気流路１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃの順に流れてもよい。

［温調室］
温調室３の内部には、図１及び図５に示すように、収納室２内から供給された空気を冷却又は加熱する温調ユニット５が設置される。温調ユニット５は、ドライアイス収容部６と、熱交換器７と、ヒータ１１と、ダクト（第１循環流路）４Ａ，４Ｂと、ＣＯ_２循環流路（第２循環流路）８Ａ，８Ｂなどから構成される。なお、図５ではヒータ１１が設置されない温調コンテナ１の例（保冷コンテナ）を示している。

ダクト４Ａは、熱交換器７の下部及びヒータ１１の下部と第１開口部１３とに接続される。ダクト４Ｂは、熱交換器７の上部及びヒータ１１の上部と第２開口部１４とに接続される。

冷却時、熱交換器７で冷却された空気は、空気循環ファン１６Ａによって、熱交換器７の下部から第１開口部１３を介して、収納室２へ供給される。また、空気循環ファン１６Ａによって、収納室２内の空気は、第２開口部１４を介して、熱交換器７の上部へ供給される。空気循環ファン１６Ａは、例えば、ダクト４Ｂにて熱交換器７の入口側に設けられる。

加熱時、収納室２内の空気は、空気循環ファン１６Ｂによって、第１開口部１３を介して、ヒータ１１の下部へ供給される。また、ヒータ１１で加熱された空気は、空気循環ファン１６Ｂによって、ヒータ１１の上部から第２開口部１４を介して、収納室２へ供給される。空気循環ファン１６Ｂは、例えば、ダクト４Ｂにてヒータ１１の出口側に設けられる。

ＣＯ_２循環流路８Ａは、ドライアイス収容部６の下部と熱交換器７の下部とに接続され、ドライアイス収容部６から熱交換器７へ二酸化炭素ガス（ＣＯ_２ガス）が流通する。ＣＯ_２循環流路８Ｂは、ドライアイス収容部６の上部と熱交換器７の上部とに接続され、熱交換器７からドライアイス収容部６へＣＯ_２ガスが流通する。

ドライアイス収容部６は、直方体の箱状であり、内部に粒状のドライアイス９が収容される。ドライアイス収容部６の外表面は、図３に示すように、保温材１０によって被覆される。これにより、ドライアイス収容部６の外表面と外表面近傍の空気との間では熱交換が行われない。ドライアイス収容部６の内部では、空気やドライアイス９に由来するＣＯ_２ガス（以下、総称して「循環ＣＯ_２ガス」という。）が流通する。このとき、循環ＣＯ_２ガスは、ドライアイス収容部６内部のドライアイス９と熱交換して冷却される。なお、保温材１０は、ドライアイス収容部６の内表面に被覆されてもよい。

熱交換器７は、循環ＣＯ_２ガスが内部を流通する。熱交換器７は、収納室２から供給される空気が外部を流れ、循環ＣＯ_２ガスと熱交換する。これにより、収納室２から供給された空気が冷却され、熱交換器７内を流通する循環ＣＯ_２ガスが加熱される。

ヒータ１１は、収納室２から供給される空気を加熱する。収納室２内部から温調ユニット５へ供給される空気は、例えばダンパー２３（図１参照）によって、熱交換器７に供給されるか、又は、ヒータ１１に供給されるかが切り替わる。空気の冷却時は、熱交換器７へ空気が導かれ、空気の加熱時は、ヒータ１１へ空気が導かれる。

ドライアイス収容部６、熱交換器７及びヒータ１１は、例えば縦型であって、平行に設置される。なお、熱交換器７は、１台のドライアイス収容部６に対して１台だけでなく、２台以上並列に接続されてもよい。また、ヒータ１１も１台ではなく、２台以上設置されてもよい。循環ＣＯ_２ガスは、ドライアイス収容部６の内部では下降流であり、熱交換器７の内部では上昇流である。循環ＣＯ_２ガスは、ドライアイス収容部６の上方から流入し、粒状のドライアイス９によって冷却されつつ下降し、ドライアイス９の下部付近では昇華温度近くまで冷却される。循環ＣＯ_２ガスは、ＣＯ_２循環流路８Ａを介して、ドライアイス収容部６の下部から熱交換器７の下部へ供給される。

循環ＣＯ_２ガスは、熱交換器７の下方から流入し、収納室２から供給される空気と熱交換して加熱されつつ上昇する。循環ＣＯ_２ガスは、ＣＯ_２循環流路８Ｂを介して、熱交換器７の上部からドライアイス収容部６の上部へ供給される。

温調ユニット５における循環ＣＯ_２ガスの駆動力は、自然対流と、ＣＯ_２ガス循環ファン１５を用いた強制対流の両者を併用することが望ましい。自然対流は、ドライアイス収容部６内の循環ＣＯ_２ガスと、熱交換器７内の循環ＣＯ_２ガスとの密度差によって生じる。図５に示すように、ＣＯ_２ガス循環ファン１５は、例えばドライアイス収容部６と熱交換器７の上部のＣＯ_２循環流路８Ｂに設けられる。循環ＣＯ_２ガスの循環流量を調整することによって、熱交換器７における交換熱量を増減することができる。その結果、収納室２から供給される空気の温度が上下する。

ＣＯ_２循環流路８Ａ，８Ｂには、流量制御弁（図示せず。）や遮断弁（図示せず。）が設けられる。循環ＣＯ_２ガスの循環流量の調整は、流量制御弁による自動制御、ＣＯ_２ガス循環ファン１５の発停又は遮断弁の開閉による間欠制御によって行われる。温調コンテナ１の収納室２内部は、物品の熱容量が大きいため、温度変化が緩やかであることから、間欠制御で管理温度を十分に維持できる。

空気を冷却する必要がない間は、循環ＣＯ_２ガスの流通が遮断される。循環ＣＯ_２ガスの流通が遮断されると、熱交換器７において循環ＣＯ_２ガスと収納室２から供給される空気との熱交換が行われない。したがって、従来の表面が保温されていないドライアイスボックスでは自然対流伝熱によって、収納室２から供給される空気を冷却し続けてしまうが、本実施形態によれば、物品の過冷却を防止できる。また、本実施形態では、従来の表面が保温されていないドライアイスボックスに比べて、ドライアイス９の消費速度を低減できる。

収納室２の管理温度を維持できるようにするため、温調ユニット５の出口温度と入口温度の平均値を調整する。すなわち、温度の平均値が管理温度範囲の上限値を超えた場合、ＣＯ_２循環流路８Ｂに設けられたＣＯ_２ガス循環ファン１５を起動し、ドライアイス収容部６で冷却したＣＯ_２ガスを熱交換器７に送ることによって、空気を冷却させる。温度の平均値が管理温度範囲の下限値よりも下回ると、ＣＯ_２ガス循環ファン１５を停止させることによって、空気の冷却を停止させる。

なお、ＣＯ_２ガス循環ファン１５のＯＦＦタイマーを設置し、一定時間後に切断して、１回で冷却する熱量を減少させてもよい。これにより、過冷却し、温度の変動が大きくなることを防止できる。
実際に、市販のＰＬＣを用いて制御を行うことによって、温度の平均値と管理温度の差を0.5℃以下とすることができた。

なお、上記実施形態では、ヒータ１１を備えた加熱可能な温調コンテナ１について説明したが、本発明はこの例に限定されない。本発明は、例えば、ヒータ１１を備えず、ドライアイス収容部６と熱交換器７を備えて冷却のみ可能な保冷コンテナにも適用可能である。

１温調コンテナ（温調庫）
２収納室
３温調室
４Ａ，４Ｂダクト（第１循環流路）
５温調ユニット（温調部）
６ドライアイス収容部（第１熱交換部）
７熱交換器（第２熱交換部）
８Ａ，８ＢＣＯ_２循環流路（第２循環流路）
９ドライアイス
１０保温材
１１ヒータ
１２仕切壁
１３第１開口部
１４第２開口部
１５ＣＯ_２ガス循環ファン
１６Ａ，１６Ｂ空気循環ファン
１７第１空気流路
１８第２空気流路
１９第１スリット
２０第２スリット
２１，２２隔壁
２４床
２５側壁
２６天井
３１床仕切り
３２天井仕切り

Claims

被温調対象を収納可能な収納室と、
前記収納室から供給された空気を冷却又は加熱する温調部と、
前記収納室の床と前記床の上方に設置された床仕切りとの間に設けられ、前記収納室の側壁に対応して隔壁によって複数に分割された第１空気流路と、
前記温調部側である前記複数の第１空気流路の一端側にてそれぞれ形成され、流路断面積よりも狭い開口面積を有する第１開口部と、
前記複数の第１空気流路の他端側の前記床仕切りにて前記収納室の側壁の下部に沿って形成され、流路断面積よりも狭い開口面積を有する第１スリットと、
前記収納室の天井と前記天井の下方に設置された天井仕切りとの間に設けられ、前記収納室の側壁に対応して隔壁によって複数に分割された第２空気流路と、
前記温調部側である前記複数の第２空気流路の一端側にてそれぞれ形成され、流路断面積よりも狭い開口面積を有する第２開口部と、
前記複数の第２空気流路の他端側の前記天井仕切りにて前記収納室の前記側壁の上部に沿って形成され、流路断面積よりも狭い開口面積を有する第２スリットと、
を備え、
前記温調部で冷却又は加熱された後、前記第１空気流路又は前記第２空気流路それぞれを流れる空気は、対応する前記第１開口部の開口面積又は対応する前記第２開口部の開口面積に応じて分配され、
分配された空気は、前記第１空気流路又は前記第２空気流路を流れて、前記第１スリット又は前記第２スリットから吹き出した後、前記第２スリット又は前記第１スリットから吸い込まれ、前記第２スリット又は前記第１スリットから吸い込まれた空気が前記第２空気流路又は前記第１空気流路を流れて前記温調部に向かって流れる温調庫。
被温調対象を収納可能な収納室から供給された空気を冷却又は加熱する温調部の空気出口温度と空気入口温度の平均値を前記収納室の温度の平均値として、前記温調部の冷却能力又は加熱能力を調整することによって前記収納室の温度の平均値を制御し、かつ、前記温調部の空気出口温度と空気入口温度の差を前記収納室の温度幅として、前記収納室と前記温調部間の循環空気量を調整することによって前記収納室の温度幅を制御する請求項１に記載の温調庫。