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WO2019131534A1 - 冷却装置 - Google Patents

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WO2019131534A1
WO2019131534A1 PCT/JP2018/047321 JP2018047321W WO2019131534A1 WO 2019131534 A1 WO2019131534 A1 WO 2019131534A1 JP 2018047321 W JP2018047321 W JP 2018047321W WO 2019131534 A1 WO2019131534 A1 WO 2019131534A1
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WO
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temperature
cooling
unit
cooling device
internal space
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2018/047321
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
大祐 篠崎
夕香 内海
勝一 香村
輝心 黄
知子 加瀬
恭平 勢造
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Priority to US16/957,702 priority patent/US20200363119A1/en
Publication of WO2019131534A1 publication Critical patent/WO2019131534A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D19/00—Arrangement or mounting of refrigeration units with respect to devices or objects to be refrigerated, e.g. infrared detectors
    • F25D19/006—Thermal coupling structure or interface
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
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    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F25D11/02—Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators with cooling compartments at different temperatures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25D29/008—Alarm devices
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    • F25B2321/021—Control thereof
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    • F25D2700/00—Means for sensing or measuring; Sensors therefor
    • F25D2700/16—Sensors measuring the temperature of products

Definitions

  • the present invention relates to a cooling device.
  • the "constant temperature" to be obtained differs depending on the object to be cooled.
  • the material to be stored is a pharmaceutical
  • the object to be stored cold is fresh fish and shellfish, it is preferable to store cold at a temperature different from that of the pharmaceutical.
  • a cold insulating material for cooling a cold insulating target at a temperature different from “0 ° C.” which is the melting point of ice is known (see, for example, Patent Document 1).
  • the cold storage material described in Patent Document 1 has a melting temperature of 0 to 10 ° C., and can preferably maintain a cold storage target at a desired temperature.
  • a cold storage material having a melting temperature of 5 ° C. can be suitably used for the cold storage of an object to be cooled which is required to be stored at 2 ° C.-8 ° C.
  • the cold insulator cooled to ⁇ 5 ° C. is not suitable, for example, because the temperature is too low when the object to be cold-cooled is required to be cold-cooled to 2 ° C. to 8 ° C. Therefore, there is a problem that after the cold insulating material is removed from the freezer, the cold insulating material can not be used until the temperature of the cold insulating material becomes an appropriate temperature.
  • This invention is made in view of such a situation, and while cooling a cold-storage material appropriately, it aims at providing a cooling device which can keep a cold-storage material warm at appropriate temperature.
  • one aspect of the present invention is a cooling unit having an internal space for accommodating an object, and a measuring means for measuring a temperature corresponding to the temperature of the object accommodated in the internal space. And controlling means for controlling the temperature of the internal space based on the measurement result by the measuring means, wherein the control means controls the temperature of the internal space based on the measurement result to the target object of the liquid phase.
  • the cooling device is controlled to change from a first set temperature lower than a temperature at which B starts to solidify to a second set temperature higher than the first set temperature and lower than the melting temperature of the object.
  • a reference temperature at which the measurement result is a temperature lower than the melting temperature may be configured to control the temperature of the internal space to be changed from the first set temperature to the second set temperature by detecting that it has become.
  • the control means after detecting the melting temperature based on the measurement result, the control means further detects that the measurement result has become a reference temperature that is lower than the melting temperature.
  • the temperature of the internal space may be controlled to be changed from the first set temperature to the second set temperature.
  • control means acquires the temperature of the object per unit time from the measurement means, and detects the heat of coagulation based on the amount of change per unit time of the measurement result. It is good also as composition.
  • control means acquires the temperature of the object per unit time from the measurement means, and detects the melting temperature based on the amount of change per unit time of the measurement result. It is good also as composition.
  • control means may be configured to be capable of changing the unit time.
  • the cooling unit has a placement unit for placing the object, and the measurement unit is a contact-type temperature sensor provided in the placement unit. Good.
  • the temperature sensor may have a plurality of probes, and the plurality of probes may be provided in the placement unit.
  • the measurement means may be a non-contact temperature sensor provided in the internal space.
  • the cooling unit includes a placement unit on which the object is placed, and the placement unit includes a measuring unit configured to measure a mass of the object, the control unit Is configured to approximate the estimated cooling time of the total amount of the object contained in the internal space, based on the estimated cooling time per unit mass of the object stored in advance and the measurement result of the measuring means. It is also good.
  • the internal space is spatially divided into a first space and a second space different from the first space, and the object is divided from the first space into the second space.
  • the first space is provided with the measuring means, and the first space is provided so as to be changeable between the first set temperature and the second set temperature, and the second space is provided with the second space.
  • the third set temperature may be set to be higher than one set temperature and lower than the melting temperature of the target.
  • the cooling unit may have a cooling unit that cools the internal space, and the cooling unit may be a compressor-type cooling unit.
  • the cooling unit may include cooling means for cooling the internal space, and the cooling means may be a Peltier cooling unit.
  • control unit has an alarm unit that outputs an alarm sound, and the control unit causes the alarm unit to output the alarm sound after changing the temperature of the internal space to the second set temperature. It is good also as composition.
  • an alarm unit for outputting an alarm sound is provided, and the control means changes the temperature of the internal space to the second set temperature, and the temperature of the internal space is the second set temperature.
  • the alarm sound may be output from the alarm unit after the alarm has been reached.
  • control unit has an alarm unit that outputs an alarm sound, and the control unit changes the temperature of the internal space to the second set temperature, and the temperature of the object is the second set temperature.
  • the alarm sound may be output from the alarm unit after the alarm has been reached.
  • the cooling device which can keep a cold-storage material warm at appropriate temperature can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a cooling device 1; It is an explanatory view explaining control of interior space S based on temperature of cold storage material I. It is an explanatory view explaining control of interior space S based on temperature of cold storage material I. It is an explanatory view explaining control of interior space S based on temperature of cold storage material I. It is an explanatory view explaining control of interior space S based on temperature of cold storage material I. It is explanatory drawing of the cooling device 2 which concerns on 2nd Embodiment. It is explanatory drawing of the cooling device 3 which concerns on 3rd Embodiment.
  • FIGS. 1 to 12 a cooling device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 12.
  • the dimension, the ratio, etc. of each component are suitably varied.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing a cooling device 1 of the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the cooling device 1.
  • the cooling device 1 is a device capable of appropriately cooling the cold storage material (target object) I to be cooled and keeping the cold storage material I at an appropriate temperature.
  • a cold-storage material I using a phase change material that is liquid at normal temperature and becomes solid by cooling is adopted as an object to be cooled.
  • the cold-storage material I adopts, for example, a form in which the phase change material is sealed in a liquid-tight manner in a bag-like container.
  • phase change material used for the cold insulator I a commonly known material can be used.
  • the main agent may be a material constituting a clathrate hydrate.
  • the “clathrate hydrate” is a crystal in which another substance (molecule, salt) intrudes into the cage-like structure of water molecules formed by hydrogen bonding.
  • another substance molecule, salt
  • aqueous solutions of quaternary ammonium salts of a given concentration are known to form clathrate hydrates upon cooling.
  • the clathrate hydrate absorbs heat as the crystals of the cage structure form as the phase change material stores latent heat during phase change.
  • clathrate hydrates can be used as well as phase change materials.
  • Sodium tetraborate can be mentioned as an additive for the purpose of supercooling suppression.
  • TBAB tetrabutylammonium bromide
  • sodium tetraborate is additionally used by adding 2% of the mass of the aqueous TBAB solution to a 40% by mass aqueous TBAB solution (hereinafter referred to as aqueous TBAB solution)
  • aqueous TBAB solution a 40% by mass aqueous TBAB solution
  • phase change material a material widely known as a latent heat storage material can be used.
  • the cooling device 1 of the present embodiment includes a cooling unit 10, a temperature sensor (measurement means) 20, and a control unit (control means) 30.
  • the cooling unit 10 has an internal space S that accommodates a cold storage material I to be cooled.
  • the cooling unit 10 includes an apparatus main body 101, a door member 102, and a cooling unit (cooling means) 108.
  • the apparatus main body 101 has an internal space S connected to the outside through the opening 101a.
  • the door member 102 is attached to the opening 101 a of the apparatus main body 101 so as to be openable and closable.
  • the internal space S is a space surrounded by the apparatus main body 101 and the door member 102.
  • the apparatus main body 101 and the door member 102 may have a generally known heat insulating structure. Further, although the apparatus main body 101 has the opening 101 a on the side surface of the apparatus main body 101 in the drawing, the present invention is not limited to this, and an opening may be provided on the upper surface of the apparatus main body 101.
  • the apparatus main body 101 has a placement unit 103 for placing the cold insulating material I in the lower part of the internal space S.
  • a temperature sensor 20 and a mass sensor (measuring means) 104 are provided in the mounting unit 103.
  • the temperature sensor 20 measures the temperature of the cold insulating material I placed on the placement unit 103.
  • the temperature sensor 20 is a contact sensor that contacts the cold insulator I and measures the temperature of the cold insulator I.
  • the temperature sensor 20 has a probe on the top surface of the placement unit 103, and detects the temperature of the cold insulator I in contact with the probe.
  • the temperature sensor 20 outputs discrete measurement results to the control unit 30.
  • the user of the cooling device 1 can set the interval of the temperature measurement by the temperature sensor 20 appropriately.
  • the mass sensor 104 measures the mass of the cold insulator I placed on the placement unit 103.
  • the cooling unit 108 is provided, for example, in the apparatus main body 101, and cools the internal space S based on a control signal input from the control unit 30.
  • a conventionally known configuration such as a compressor-type cooling unit or a Peltier-type cooling unit can be employed.
  • a cooling method using the cooling unit 108 a fan type or a direct cooling type which is a generally known method can be adopted.
  • the control unit 30 sends a control signal to the cooling unit 108 based on the measurement results of the temperature sensor 20 and the mass sensor 104 to control the temperature of the internal space S.
  • the specific control method will be described later.
  • the control unit 30 may have a monitor 31 that displays various measurement results and calculation results.
  • the cooling device 1 may have an alarm unit 109 that outputs an alarm sound under predetermined conditions.
  • 3 to 6 are explanatory diagrams for explaining control of the internal space S based on the temperature of the cold insulator I.
  • FIG. 3 is an explanatory view showing an example of a temperature change of the cold insulating material I when the cold insulating material I is cooled using the conventional cooling device.
  • FIG. 3 is a graph showing the correspondence between the cooling time of the cold insulator I and the temperature of the cold insulator I. As shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 3 indicates the cooling time, and the vertical axis indicates the temperature of the cold insulator I.
  • the cold insulator I at the temperature T is cooled.
  • the temperature T is, for example, normal temperature, and the phase change material at the temperature T exhibits a liquid phase. Further, the melting temperature of the phase change material contained in the cold insulating material I is assumed to be the temperature Tb.
  • the temperature of the cold insulator I is changed from the temperature T to the temperature Tx when the cold insulator I shown in the figure is cooled by the conventional cooling device set to a temperature (temperature Tx) sufficiently low to solidify the cold insulator I.
  • a temperature Tx sufficiently low to solidify the cold insulator I.
  • the molecules of the phase change material move around freely, but the movement weakens as the temperature decreases, and gradually solidifies (solidifies, crystallizes).
  • FIG. 3 shows that when the cold insulator I at the temperature T is cooled, the temperature of the cold insulator I falls below the melting temperature Tb and falls to the temperature Ta at time t1 (from time t0 to time t1).
  • the temperature of the cold insulator I starts to rise after decreasing to the temperature Ta. This is a phenomenon that occurs because the phase change material of the cold insulator I starts to solidify and releases latent heat.
  • the temperature of the cold insulator I rises until reaching the melting temperature Tb of the phase change material at time t2 (from time t1 to time t2).
  • the temperature Ta corresponds to the “temperature at which solidification starts” in the present invention. Further, the difference between the melting temperature Tb and the temperature Ta corresponds to the heat of solidification of the phase change material contained in the cold storage material I.
  • phase change material In the cold storage material I whose temperature has reached the melting temperature Tb, solidification of the phase change material proceeds while maintaining the melting temperature Tb (from time t2 to time t3). Between time t1 and time t3, in the phase change material of the cold insulator I, the solid phase and the liquid phase are mixed.
  • phase change material After solidification of the phase change material is finished (time t2) and all phase change materials become solid phase, the temperature of the cold insulator I starts to decrease again. The cold insulating material I is lowered to the temperature Tx which is the set temperature of the cooling device.
  • the cold insulating material I is cooled by the conventional cooling device, the cold insulating material I is cooled to the temperature Tx which is the set temperature of the cooling device, and is maintained at the temperature.
  • the cold storage material I is kept constant at the melting temperature of the phase change material. Therefore, the cold storage material I is suitably used when keeping the temperature of the cold storage target at the melting temperature of the phase change material contained in the cold storage material I.
  • the cold insulating material I taken out from the cooling device is at a temperature lower than the temperature at which the cold insulating material I is suitably used. It was necessary to wait until the melting temperature of the material was reached.
  • the cooling device 1 of the present embodiment measures the temperature of the cold insulator I using the temperature sensor 20, and the control unit 30 controls the temperature of the internal space S based on the measurement result.
  • FIG. 4 is explanatory drawing which shows an example of the temperature change of the cold-storage material I when cooling the cold-storage material I using the cooling device 1 of this embodiment.
  • FIG. 4 is a graph showing the correspondence between the cooling time of the cold insulator I and the temperature of the cold insulator I, which corresponds to FIG.
  • the horizontal axis in FIG. 4 indicates the cooling time, and the vertical axis indicates the temperature of the cold insulator I.
  • control unit 30 sets the set temperature of the internal space S to a temperature Tx lower than the temperature Ta at which the phase change material of the cold storage material I starts to solidify, and controls the cooling unit 108.
  • the temperature of the internal space S is controlled.
  • the temperature Tx corresponds to the “first set temperature” in the present invention.
  • the temperature of the cold insulating material I accommodated in the internal space S of the cooling device 1 decreases from the temperature T toward the temperature Tx.
  • the temperature of the cold storage material I is raised to the melting temperature Tb after the temperature of the phase change material used for the cold storage material I is lowered to a temperature Ta at which the phase change material starts to solidify.
  • the control unit 30 obtains each temperature necessary for control of the cooling device 1 as follows based on the measurement result by the temperature sensor 20.
  • the temperature sensor 20 measures the temperature of the cold insulator I.
  • the control unit 30 uses the measurement interval of the temperature by the temperature sensor 20 and the measurement result acquired from the temperature sensor 20 to obtain the change amount of the temperature of the cold insulator I per unit time. That is, the control unit 30 obtains the slope of the tangent at each measurement time of the graph shown in FIG.
  • the “measurement interval of temperature by the temperature sensor 20” corresponds to “unit time” in the present specification.
  • the control unit 30 can obtain the temperature Ta and the melting temperature Tb from the obtained variation. That is, the control unit 30 can obtain, as the temperature Ta, the temperature in the measurement time in which the obtained change amount shifts from negative to positive.
  • control unit 30 can determine that the calculated amount of change is equal to or less than a predetermined reference, and can determine that the temperature of the cold insulator I has not changed, and a state where the temperature of the cold insulator I does not change is previously determined.
  • the temperature can be determined as the melting temperature Tb when continuing for a longer period of time.
  • the control unit 30 may determine that “the cold storage material I has not changed in temperature”. For example, in the case where the cooling unit 108 is a compressor type cooling unit, the temperature of the internal space S may change periodically and may not be stable. Such a phenomenon is known as so-called "hunting".
  • the cooling device 1 using the compressor type cooling unit there is a possibility that the temperature drop at the time of hunting may be mistaken as the temperature drop when the solidification of the cold insulator I ends and the temperature of the cold insulator I starts to fall again. Therefore, it is preferable to estimate the fluctuation range of the temperature due to hunting beforehand, and if the temperature change of the cold insulator I is within the fluctuation range, it may be determined that the cold insulator I does not change in temperature.
  • control unit 30 may control the cooling unit 108 by so-called PID control to suppress the hunting.
  • control unit 30 can obtain the heat of solidification (Tb ⁇ Ta) of the phase change material used for the cold storage material I from the temperature Ta and the melting temperature Tb obtained as described above.
  • control unit 30 After the control unit 30 detects the solidification heat and the melting temperature Tb of the cold insulating material I as described above based on the measurement result of the temperature sensor 20, the temperature of the cold insulating material I is further lower than the melting temperature Tb. If it is detected that it becomes Tr, it is good to reset the temperature of the internal space S (time t4).
  • control unit 30 changes the set temperature of internal space S from temperature Tx to temperature Ty higher than temperature Tx and lower than melting temperature Tb.
  • the temperature Ty corresponds to the "second set temperature" in the present invention.
  • the temperature Ty may be appropriately set by using the temperature Tx, which is the initial set temperature, and the determined melting temperature Tb by the control unit 30, or may be set by the user.
  • the control unit 30 may output an alarm sound from the alarm unit 109 after changing the set temperature of the internal space S to the temperature Ty. Thereby, the user of the cooling device 1 can know the temperature of the internal space S indirectly.
  • the control unit 30 controls the cooling unit 108 to control the temperature of the internal space S to the temperature Ty.
  • FIG. 4 shows that the temperature Ty is lower than the reference temperature Tr, it is not limited thereto.
  • the temperature Ty is equal to or higher than the reference temperature Tr and smaller than the melting temperature Tb (Tr ⁇ Ty ⁇ Tb), it is better.
  • the temperature of the internal space S is increased from the temperature Tx to the temperature Ty.
  • the temperature of the cold insulator I is also cooled to the temperature Ty and kept at this temperature.
  • FIG. 5 is an explanatory view showing an example of a temperature change of the cold insulating material I when the cold insulating material I is cooled using the conventional cooling device, and corresponds to FIG. 3.
  • FIG. 5 is a graph showing the correspondence between the cooling time of the cold insulator I and the temperature of the cold insulator I. As shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 5 represents the cooling time, and the vertical axis represents the temperature of the cold insulator I.
  • the cold insulator I at the temperature T is cooled.
  • the temperature of the cold insulator I is changed from the temperature T to the temperature Tx when the cold insulator I shown in the figure is cooled by the conventional cooling device set to a temperature (temperature Tx) sufficiently low to solidify the cold insulator I.
  • Tx temperature
  • the molecules of the phase change material move around freely, but the movement weakens as the temperature decreases, and gradually solidifies (solidifies, crystallizes).
  • phase change material After solidification of the phase change material is finished (time t3) and all phase change materials are in solid phase, the temperature of the cold insulating material I starts to decrease again. The cold insulating material I is lowered to the temperature Tx which is the set temperature of the cooling device.
  • the cold insulating material I is cooled by the conventional cooling device, the cold insulating material I is cooled to the temperature Tx which is the set temperature of the cooling device, and is maintained at the temperature.
  • the cooling device 1 of the present embodiment measures the temperature of the cold storage material I using the temperature sensor 20 with respect to such a cold storage material I, and the control unit 30 controls the temperature of the internal space S based on the measurement result. .
  • FIG. 6 is an explanatory view showing an example of a temperature change of the cold insulating material I when the cold insulating material I is cooled using the cooling device 1 of the present embodiment, and is a diagram corresponding to FIG.
  • the horizontal axis in FIG. 6 represents the cooling time, and the vertical axis represents the temperature of the cold insulator I.
  • control unit 30 sets the set temperature of the internal space S to a temperature Tx lower than the melting temperature Tb of the cold insulator I, and controls the cooling unit 108 to control the temperature of the internal space S.
  • the temperature of the cold insulating material I accommodated in the internal space S of the cooling device 1 decreases from the temperature T toward the temperature Tx.
  • the temperature of the cold storage material I maintains a constant temperature at the melting temperature Tb when the phase change material used for the cold storage material I reaches the melting temperature Tb.
  • phase change material of cold storage material I After the solidification of the phase change material of cold storage material I is completed (time t3) and all phase change materials become solid phase, the temperature of cold storage material I begins to decrease again.
  • the control unit 30 detects the melting temperature Tb of the cold insulating material I as described above based on the measurement result of the temperature sensor 20, and then the reference temperature at which the temperature of the cold insulating material I is lower than the melting temperature Tb. If it is detected that it becomes Tr, it is good to reset the temperature of the internal space S (time t4).
  • control unit 30 changes the set temperature of internal space S from temperature Tx to temperature Ty higher than temperature Tx and lower than melting temperature Tb.
  • the temperature Ty corresponds to the "second set temperature" in the present invention.
  • the control unit 30 controls the cooling unit 108 to control the temperature of the internal space S to the temperature Ty.
  • the temperature of the internal space S is increased from the temperature Tx to the temperature Ty.
  • the temperature of the cold insulator I is also cooled to the temperature Ty and kept at this temperature.
  • FIG. 6 shows that the temperature Ty is lower than the reference temperature Tr
  • the present invention is not limited to this.
  • the temperature Ty is equal to or higher than the reference temperature Tr and smaller than the melting temperature Tb (Tr ⁇ Ty ⁇ Tb), it is better.
  • the control unit 30 may change the temperature of the internal space S to the temperature Ty, and output an alarm sound from the alarm unit 109 after the temperature of the internal space S reaches the temperature Ty (time t5). Thereby, the user of the cooling device 1 can know the temperature of the internal space S indirectly.
  • the control unit 30 may change the temperature of the internal space S to the temperature Ty, and output an alarm sound from the alarm unit 109 after the temperature of the cold insulator I reaches the temperature Ty (time t6).
  • the user of the cooling device 1 can indirectly know the temperature of the cold insulator I.
  • the cooling device 1 configured as described above, it is possible to appropriately cool and solidify the cold-insulating material I, and to keep the temperature Ty higher than the temperature Tx when solidifying the cold-insulating material I. Therefore, compared with the case where the cold insulator I is kept warm at the temperature Tx, the cold insulator I reaches the melting temperature of the phase change material in a short time, and the cold insulator I taken out from the cooling device 1 is used early at an appropriate temperature. It becomes possible.
  • the temperature of the internal space S is raised to the temperature Ty according to the predetermined control after the solidification of the phase change material of the cold storage material I is completed (after the time t3 has elapsed). Do. Unlike the case where the temperature rise of the internal space S is performed according to the rule of thumb, the control based on the measured value is performed, so it is easy to control from the time t3 to the temperature rise control in a short time.
  • the cooling device 1 of the said structure since the temperature of internal space S is controlled based on the measured value of the temperature of cold-storage material I, temperature control can be performed reliably, even if the kind of cold-storage material I changes.
  • the cold insulating material I taken out of the cooling device 1 can be used early at an appropriate temperature.
  • the control unit 30 may change the measurement interval of the temperature by the temperature sensor 20. For example, when cooling material I of the same type and the same size is repeatedly cooled, it is possible to estimate and estimate about time t1 to t6 when the cooling material I is cooled according to the initial temperature T. In such a case, the temperature of the cold insulator I may be measured at fine measurement intervals in the vicinity of the time predicted as time t1 to t6, and otherwise the temperature of the cold insulator I may be measured at coarse measurement intervals.
  • control unit 30 may predict the temperature change of the cold insulator I based on the mass of the cold insulator I measured by the mass sensor 104. If the temperature change of the cold storage material I when the control unit 30 cools the cold storage material I at the temperature T using the cooling device 1 whose temperature in the internal space S is the temperature Tx, the specific heat of the cold storage material I The temperature change per unit mass of I can be estimated, and the times t1 to t6 for the unit mass cold insulator I can be estimated. Such an approximate value of the times t1 to t6 corresponds to "the assumed cooling time per unit mass" in the present invention.
  • the control unit 30 estimates the estimated cooling time of the entire amount of the cold storage material I accommodated in the internal space S based on the estimated cooling time per unit mass of the cold storage material I stored in advance and the measurement result of the mass sensor 104 can do.
  • the control unit 30 measures the temperature of the cold insulator I at a fine measurement interval in the vicinity of the time predicted as the time t1 to t6 according to the assumed cooling time thus determined from the mass of the cold insulator I, and is rough otherwise.
  • the temperature of the cold insulator I may be measured at measurement intervals.
  • the control unit 30 may display the calculated “estimated cooling time of the whole amount of the cold storage material I” on the monitor 31.
  • control unit 30 after detecting that the temperature of the cold storage material I has become the reference temperature Tr lower than the melting temperature Tb, the control unit 30 changes the set temperature of the internal space S from the temperature Tx to the temperature Ty. Although it was decided to control to do, it is not restricted to this.
  • the control unit 30 may control to change the set temperature of the internal space S from the temperature Tx to the temperature Ty without waiting .
  • the control unit 30 can control the temperature of the internal space S without waiting from time t3 to time t4 in FIGS. Therefore, the cooling device 1 that performs such control can shorten the time until the cold storage material I becomes usable.
  • control unit 30 changes the set temperature of the internal space S from the temperature Tx to the temperature Ty after a preset reference time has elapsed. It may be controlled to Control is facilitated by the control unit 30 performing such timer control.
  • the temperature sensor 20 is a contact sensor that measures the temperature of the cold storage material I in contact with the cold storage material I, and the temperature of the cold storage material I is directly measured. Not exclusively.
  • the probe of the temperature sensor 20 may be brought close to the cold insulator I so as not to contact the cold insulator I, the ambient temperature may be measured, and the solidification heat of the cold insulator I may be detected indirectly from the measurement result. Also, even if a heat transfer jig made of a material having a high thermal conductivity is brought close to the cold insulator I, and the temperature of the heat transfer jig is measured, the heat of solidification of the cold insulator I can be detected indirectly. Good.
  • FIG. 7 is an explanatory view of a cooling device 2 according to a second embodiment of the present invention.
  • the cooling device 2 of this embodiment is partially common to the cooling device 1 of the first embodiment.
  • the same reference numerals are given to constituent elements common to the first embodiment in the following embodiments, and the detailed description will be omitted.
  • the cooling device 2 includes a cooling unit 10, a temperature sensor (measurement means) 21, and a control unit (control means) 30.
  • the apparatus main body 101 has a plurality of (three in FIG. 7) placement parts 103 for placing the cold insulating material I in the internal space S.
  • a temperature sensor 21 is provided in the placement unit 103.
  • the temperature sensor 21 is provided in the placement unit 103 and measures the temperature of the cold insulator I accommodated in the internal space S.
  • the temperature sensor 21 is a contact sensor that contacts the cold insulator I and measures the temperature of the cold insulator I.
  • the temperature sensor 21 has a plurality of probes 211 on the upper surface of the mounting portion 103, and detects the temperature of the cold insulator I in contact with each of the probes 211.
  • the temperature sensor 21 outputs the measurement result of the cold insulator I detected by the plurality of probes 211 to the control unit 30.
  • the control unit 30 detects the temperature of each of the plurality of cold insulators I, and obtains the temperature profile as shown in FIG. 4 or 6 of the first embodiment described above for each cold insulator I.
  • the control unit 30 may reset the temperature of the internal space S after detecting the reference temperature Tr for all the cold insulating materials I among the plurality of cold insulating materials I. In this case, the control unit 30 may change the temperature of the internal space S to the temperature Ty, and output an alarm sound from the alarm unit 109 after the temperatures of all the cold insulating materials I reach the temperature Ty.
  • the user of the cooling device 1 can indirectly know the temperature of the cold insulator I.
  • the plurality of cold insulators I can be appropriately cooled and solidified, and the temperature can be kept at a temperature Ty higher than the temperature Tx when the plurality of cold insulators I are solidified. it can. Therefore, the plurality of cold insulating materials I taken out from the cooling device 2 can be used at an appropriate temperature at an early stage.
  • the present embodiment is limited to this. Absent.
  • the temperature sensors 21 may be respectively provided to the plurality of placement units 103, and the control unit 30 may manage the temperature of the internal space S for each placement unit 103.
  • the plurality of placement units 103 may be arranged, for example, in the vertical direction in the internal space S to form a floor of three layers.
  • the order in which all the cold insulating materials I for each floor become the reference temperature Tr is the order of the placement unit 103 in the middle, the placement unit 103 at the top, and the placement unit 103 at the bottom. .
  • control unit 30 first detects the reference temperature Tr for all the cold storage materials I placed on the placement unit 103 in the middle, and then resets the temperature of the placement unit 103 in the middle.
  • the control unit 30 changes the temperature of the mounting unit 103 in the middle to the temperature Ty.
  • the alarm sound may be output from the alarm unit 109 after the temperatures of all the cold insulators I placed on the placement unit 103 in the middle reach the temperature Ty.
  • the user of the cooling device 1 can indirectly know the temperature of the cold insulator I placed on the placement unit 103 in the middle.
  • control unit 30 resets the temperature of the top mounting portion 103 after detecting the reference temperature Tr for all the cold insulating materials I mounted on the top mounting portion 103.
  • the control unit 30 changes the temperature of the mounting unit 103 at the top to the temperature Ty.
  • the alarm sound may be output from the alarm unit 109 after the temperatures of all the cold-storage materials I placed on the uppermost placement unit 103 reach the temperature Ty.
  • the user of the cooling device 1 can indirectly know the temperature of the cold-insulating material I placed on the uppermost placement unit 103.
  • control unit 30 resets the temperature of the lowermost placement unit 103 after detecting the reference temperature Tr for all the cold insulating materials I placed on the lowest placement unit 103.
  • the control unit 30 changes the temperature of the lowermost placement unit 103 to the temperature Ty.
  • the alarm sound may be output from the alarm unit 109 after the temperatures of all the cold insulating materials I placed on the lowermost placement unit 103 reach the temperature Ty.
  • the user of the cooling device 1 can indirectly know the temperature of the cold-insulating material I placed on the lowermost placement unit 103.
  • the alarm sound may be different after the temperature of all the cold insulating materials I placed on the placement unit 103 for each floor reaches the temperature Ty.
  • the user of the cooling device 1 can indirectly know the temperature of the cold-insulating material I placed on the placement portion 103 of the floor.
  • the temperature can be reset by the control unit 30 in each of the placement units 103, and the alarm sound or the like can notify the timing when the cold insulator I can be used by the user for each floor.
  • the cold-retaining tool I is included in the lowest placing portion 103 including the cold-retaining tool I whose slowing is the slowest and the placing portions 103 other than that (uppermost and middle). And are managed separately.
  • control unit 30 manages the temperature of the inner space S for each placement unit 103, so that the cold storage is slowed the slowest in freezing, without being affected by the cold insulator I slowest in the entire inner space S.
  • the cooling tool I contained in the mounting portion 103 of the floor that does not include the tool can be frozen. For this reason, it is prevented that the cooling material I contained in the mounting part 103 of the floor which does not include the cooling material with the slowest freezing is kept at the temperature for continuing freezing although it is already frozen. Can.
  • FIG. 8 is an explanatory view of a cooling device 3 according to a third embodiment of the present invention.
  • the cooling device 2 includes a cooling unit 10, temperature sensors (measurement means) 20 and 22, and a control unit (control means) 30.
  • the temperature sensor 22 is provided on the placement unit 103.
  • the temperature sensor 22 measures the temperature of the reference material Ref placed on the placement unit 103.
  • the reference material Ref employs one in which the reference material is sealed in a bag-like container.
  • a reference substance a substance which is liquid at normal temperature and which does not change phase in a settable temperature range of the internal space S is adopted.
  • the temperature of the reference material Ref measured by the temperature sensor 22 corresponds to the “temperature corresponding to the temperature of the object” in the present invention.
  • the container used for the reference material Ref and the container used for the cold insulator I are preferably the same container. Also, it is assumed that the mass of the reference material used for the reference material Ref, the specific heat, the surface area of the container for sealing the reference material, and the heat transfer coefficient are known.
  • the reference material Ref is placed on the placement unit 103 together with the cold insulating material I and cooled.
  • the control unit 30 measures the temperature of the reference material Ref using the temperature sensor 22, and obtains the temperature change of the reference material Ref and the time required for the temperature change.
  • the control unit 30 can obtain the amount of heat released from the reference material Ref from the obtained measurement result, the mass of the reference material, the specific heat, the surface area of the container sealing the reference material, and the heat transfer coefficient.
  • the control unit 30 can also obtain the amount of heat released by the reference material Ref per unit time.
  • control unit 30 measures the temperature of cold insulator I using temperature sensor 20.
  • the cold insulator I is cooled in the same environment (internal space S) as the reference material Ref. Therefore, it can be considered that "the amount of heat released by the reference material Ref per unit time" obtained as described above is the same as "the amount of heat released by the cold insulating material I per unit time".
  • the latent heat amount of the cold storage material I is known, the "time required for the cold storage material I to release latent heat” is determined from the “latent heat amount” and "the heat amount released by the cold storage material I per unit time". Can. This time corresponds to the elapsed time between time t2 and time t3 in FIGS.
  • the cold insulating material I taken out from the cooling device 1 can be used at an appropriate temperature at an early stage.
  • FIG. 9 is an explanatory view of a cooling device 4 according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the cooling device 2 includes a cooling unit 10, an imaging device (measurement unit) 25, and a control unit (control unit) 30.
  • the imaging device 25 is provided in the internal space S and images the cold insulating material I accommodated in the internal space S.
  • a known infrared thermography camera can be used.
  • the imaging device 25 is used as a non-contact temperature sensor.
  • the control unit 30 measures the temperature of the cold insulator I based on the image captured by the imaging device 25 and adjusts the set temperature of the internal space S based on the measurement result.
  • the method described in the first embodiment can be adopted.
  • the cold insulating material I taken out from the cooling device 1 can be used at an appropriate temperature at an early stage.
  • the cooling device 5 includes a cooling unit 11, an imaging device (measurement unit) 25, and a control unit (control unit) 30.
  • the cooling unit 11 has an internal space S that accommodates a cold storage material I to be cooled.
  • the cooling unit 11 includes an apparatus main body 111, a door member 112, and a cooling unit (cooling means) 118.
  • the device body 111 has an internal space S.
  • the internal space S is a space surrounded by the device body 111 and the door member 112.
  • the apparatus main body 111 has a mounting portion 105 (moving means) extending in the horizontal direction at a central portion of the internal space S.
  • the placement unit 105 spatially divides the internal space S into a first space S1 above the apparatus and a second space S2 below the apparatus different from the first space S1.
  • a central portion of the placement unit 105 can be opened and closed.
  • the door member 112 has a first door member 112 a that closes an opening on the first space S 1 side of the device main body 111 and a second door member 112 b that closes an opening on the second space S 2 side of the device main body 111.
  • the first door member 112a and the second door member 112b can be opened and closed independently of each other.
  • the imaging device 25 is provided at a position at which the inside of the first space S1 can be imaged.
  • the cooling unit 118 includes a first unit 118a and a second unit 118b.
  • the cooling unit 118 is provided in the apparatus main body 111, and cools the internal space S based on a control signal input from the control unit 30.
  • the first unit 118a is provided on the side of the first space S1 and is used to cool the first space S1.
  • the second unit 118b is provided on the second space S2 side, and is used to cool the second space S2.
  • the first door member 112a is opened to accommodate the cold insulating material I in the first space S1.
  • the first space S1 is controlled by the first unit 118a to the temperature Tx, similarly to the cooling device 1 described in the above-described first embodiment.
  • the control unit 30 measures the temperature of the cold storage material I accommodated in the first space S1 using the imaging device 25, and changes the set temperature of the first space S1 to the temperature Ty based on the measurement result.
  • the method described in the first embodiment can be adopted.
  • control unit 30 controls the temperature of the second space S2 to a third set temperature which is higher than the temperature Tx and lower than the melting temperature Tb by the second unit 118b.
  • the temperature of the second space S2 may be the temperature Ty. That is, the third set temperature may be the same as or different from the second set temperature.
  • the control unit 30 After detecting that the temperature of the cold storage material I has become the temperature Ty (time t6), the control unit 30 opens the opening 105a of the placement unit 105. As shown in FIG. 11, the cold insulating material I drops from the opening 105a, moves to the second space S2, and is accommodated in the second space S2.
  • Another cold insulating material I can be accommodated in the first space S1, and the cold insulating material I can be solidified.
  • the cold insulating material I accommodated in the second space S2 is taken out of the cooling unit 11 by opening the second door member 112b and used for cold insulation.
  • the cold insulating material I taken out from the cooling device 1 can be used at an appropriate temperature at an early stage.
  • the cooling device 5 differs in a space (first space S1) for solidifying the cold insulating material I and a space (second space S2) for storing the cold insulating material I which has been solidified and can be used. Therefore, in the cooling device 5, the other cold insulating material I solidified in the first space S1 is not susceptible to the temperature change associated with the opening and closing of the door when the cold insulating material I stored in the second space S2 is taken out. Therefore, the cooling device 5 can easily measure and manage the temperature of the solidified cold storage material I, and the temperature control of the first space S1 can be facilitated.
  • FIG. 12 is an explanatory view of a cooling device 6 according to a sixth embodiment of the present invention.
  • the cooling device 6 is different from the cooling device 5 of the fifth embodiment in the method of dividing the internal space S.
  • the cooling device 6 includes a cooling unit 12, an imaging device (measurement unit) 25, and a control unit (control unit) 30.
  • the cooling unit 12 has an internal space S that accommodates a cold storage material I to be cooled.
  • the cooling unit 12 includes an apparatus main body 111, a door member 112, and a cooling unit (cooling means) 118.
  • the device body 121 has an internal space S.
  • the internal space S is a space surrounded by the apparatus main body 121 and the door member 122.
  • the device body 121 has a vertically extending partition portion 106 at the central portion of the internal space S.
  • the partition unit 106 spatially divides the internal space S into a first space S1 on the left side of the apparatus and a second space S2 on the right side of the apparatus different from the first space S1.
  • the lower end portion of the partition portion 106 can be opened and closed.
  • the apparatus main body 121 further includes a placement unit (moving means) 107 on which the cold insulating material I is placed.
  • the placement unit 107 has a drive unit (not shown) and can move between the first space S1 and the second space S2.
  • a placement unit 107 a generally known moving stage or the like can be used.
  • a known transfer device can be employed as the placement unit 107.
  • the door member 122 has a first door member 122a that closes an opening on the first space S1 side of the device body 121, and a second door member 122b that closes an opening on the second space S2 side of the device body 121.
  • the first door member 122a and the second door member 122b can be opened and closed independently of each other.
  • the imaging device 25 is provided at a position at which the inside of the first space S1 can be imaged.
  • the cooling unit 118 includes a first unit 118a and a second unit 118b.
  • the cooling unit 118 is provided in the apparatus main body 121, and cools the internal space S (first space S1, second space S2) similarly to the above-described cooling device 5 based on the control signal input from the control unit 30. .
  • temperature control of the first space S1 and the second space S2 is performed as in the above-described cooling device 5.
  • the control unit 30 After detecting that the temperature of the cold storage material I has become the temperature Ty (time t6), the control unit 30 opens the lower end portion 106a of the partition unit 106. Further, the control unit 30 moves the heat insulating material I from the first space S1 to the second space S2 using the placement unit 107.
  • the cold insulating material I taken out of the cooling device 1 can be used at an appropriate temperature at an early stage. Further, the cooling device 6 can easily measure and manage the temperature of the solidified cold storage material I, and the temperature control of the first space S1 can be facilitated.
  • the space S2 for storing the frozen cold-storage tool I is designed to have a heat capacity sufficiently larger than the heat capacity of the cold-storage tool I to be stored. By doing this, it is possible to prevent the ambient temperature in the space S2 from being lowered as much as possible by the insertion of the cold-storage tool I.

Landscapes

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Abstract

保冷材を適切に冷却すると共に、保冷材を適切な温度で保温可能とする冷却装置を提供する。対象物を収容する内部空間を有する冷却部と、内部空間に収容された対象物の温度に対応する温度を測定する測定手段と、測定手段による測定結果に基づいて内部空間の温度を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、測定結果に基づいて、内部空間の温度を、液相の対象物が凝固を始める温度よりも低い第１設定温度から、第１設定温度よりも高く対象物の融解温度よりも低い第２設定温度に変更するように制御する冷却装置。

Description

冷却装置
　本発明は、冷却装置に関する。
　近年、食料品や医薬品などの品質保持のため、これらの保冷対象物を一定の温度に保持する技術が求められている。
　本願は、２０１７年１２月２８日に、日本に出願された特願２０１７－２５３６６２に優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　ここで、求められる「一定の温度」は保冷対象物によって異なる。例えば、保冷対象物が医薬品である場合、保冷対象物を２℃～８℃に保冷することが求められる。また、保冷対象物が生鮮魚介類である場合、医薬品とは異なる温度で保冷することが好ましい。
　従来、上述のように、氷の融点である「０℃」とは異なる温度で、保冷対象物を保冷するための保冷材が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の保冷材は、融解温度が０～１０℃であり、保冷対象物を好適に所望の温度で保持可能としている。例えば、融解温度が５℃の保冷材は、２℃～８℃に保冷することが求められる保冷対象物の保冷に好適に用いることができる。
特開２００７－１６３０４５号公報
　特許文献１に記載の保冷材は、使用に際し、予め冷凍庫などで凍らせ固相に変化させておく必要がある。例えば、保冷材を冷凍庫で凍らせた場合、保冷材は、固相に変化した後、冷凍庫内の温度まで冷却される。そのため、融解温度が５℃の保冷材であっても、冷凍庫の庫内温度が－５℃であると、固相に変化した（凍った）保冷材も－５℃にまで冷却されることになる。
　このように－５℃にまで冷却されている保冷材は、例えば２℃～８℃に保冷することが求められる保冷対象物を保冷する場合には、温度が低すぎて適さない。そのため、保冷材を冷凍庫から取り出した後、保冷材の温度が適温になるまで保冷材を使用できないという問題があった。
　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、保冷材を適切に冷却すると共に、保冷材を適切な温度で保温可能とする冷却装置を提供することを目的とする。
　上記の課題を解決するため、本発明の一形態は、対象物を収容する内部空間を有する冷却部と、前記内部空間に収容された前記対象物の温度に対応する温度を測定する測定手段と、前記測定手段による測定結果に基づいて前記内部空間の温度を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記測定結果に基づいて、前記内部空間の温度を、液相の前記対象物が凝固を始める温度よりも低い第１設定温度から、前記第１設定温度よりも高く前記対象物の融解温度よりも低い第２設定温度に変更するように制御する冷却装置を提供する。
　本発明の一形態においては、前記制御手段は、前記測定結果に基づいて前記対象物の凝固熱および前記融解温度を検知した後に、さらに前記測定結果が前記融解温度よりも低い温度である基準温度となったことを検知したことにより、前記内部空間の温度を前記第１設定温度から前記第２設定温度に変更するよう制御する構成としてもよい。
　本発明の一形態においては、前記制御手段は、前記測定結果に基づいて前記融解温度を検知した後に、さらに前記測定結果が前記融解温度よりも低い温度である基準温度となったことを検知したことにより、前記内部空間の温度を前記第１設定温度から前記第２設定温度に変更するよう制御する構成としてもよい。
　本発明の一形態においては、前記制御手段は、前記測定手段から単位時間ごとに前記対象物の温度を取得し、前記測定結果の単位時間当たりの変化量に基づいて、前記凝固熱を検知する構成としてもよい。
　本発明の一形態においては、前記制御手段は、前記測定手段から単位時間ごとに前記対象物の温度を取得し、前記測定結果の単位時間当たりの変化量に基づいて、前記融解温度を検知する構成としてもよい。
　本発明の一形態においては、前記制御手段は、前記単位時間を変更可能である構成としてもよい。
　本発明の一形態においては、前記冷却部は、前記対象物を載置する載置部を有し、前記測定手段は、前記載置部に設けられた接触式の温度センサである構成としてもよい。
　本発明の一形態においては、前記温度センサは、複数の探針を有し、前記複数の探針は、前記載置部に設けられている構成としてもよい。
　本発明の一形態においては、前記測定手段は、前記内部空間に設けられた非接触式の温度センサである構成としてもよい。
　本発明の一形態においては、前記冷却部は、前記対象物を載置する載置部を有し、前記載置部は、前記対象物の質量を計量する計量手段を有し、前記制御手段は、予め記憶された前記対象物の単位質量当たりの想定冷却時間と、前記計量手段の計量結果に基づいて、前記内部空間に収容された前記対象物の全量の想定冷却時間を概算する構成としてもよい。
　本発明の一形態においては、前記内部空間は、第１空間と、前記第１空間とは異なる第２空間とに空間的に分割されており、前記対象物を前記第１空間から前記第２空間に移動させる移動手段を有し、前記第１空間は、前記測定手段が設けられ、前記第１設定温度と前記第２設定温度とに変更可能に設けられ、前記第２空間は、前記第１設定温度よりも高く前記対象物の融解温度よりも低い第３設定温度に設定されている構成としてもよい。
　本発明の一形態においては、前記冷却部は、前記内部空間を冷却する冷却手段を有し、前記冷却手段は、コンプレッサー方式の冷却ユニットである構成としてもよい。
　本発明の一形態においては、前記冷却部は、前記内部空間を冷却する冷却手段を有し、前記冷却手段は、ペルチェ方式の冷却ユニットである構成としてもよい。
　本発明の一形態においては、アラーム音を出力するアラーム部を有し、前記制御手段は、前記内部空間の温度を前記第２設定温度に変更した後に、前記アラーム部から前記アラーム音を出力させる構成としてもよい。
　本発明の一形態においては、アラーム音を出力するアラーム部を有し、前記制御手段は、前記内部空間の温度を前記第２設定温度に変更し、前記内部空間の温度が前記第２設定温度に達した後に、前記アラーム部から前記アラーム音を出力させる構成としてもよい。
　本発明の一形態においては、アラーム音を出力するアラーム部を有し、前記制御手段は、前記内部空間の温度を前記第２設定温度に変更し、前記対象物の温度が前記第２設定温度に達した後に、前記アラーム部から前記アラーム音を出力させる構成としてもよい。
　本発明によれば、保冷材（対象物）を適切に冷却すると共に、保冷材を適切な温度で保温可能とする冷却装置を提供することができる。
第１実施形態の冷却装置１を示す概略斜視図である。 冷却装置１を示す概略断面図である。 保冷材Ｉの温度に基づいた内部空間Ｓの制御を説明する説明図である。 保冷材Ｉの温度に基づいた内部空間Ｓの制御を説明する説明図である。 保冷材Ｉの温度に基づいた内部空間Ｓの制御を説明する説明図である。 保冷材Ｉの温度に基づいた内部空間Ｓの制御を説明する説明図である。 第２実施形態に係る冷却装置２の説明図である。 第３実施形態に係る冷却装置３の説明図である。 第４実施形態に係る冷却装置４の説明図である。 第５実施形態に係る冷却装置５の説明図である。 第５実施形態に係る冷却装置５の説明図である。 第６実施形態に係る冷却装置６の説明図である。
［第１実施形態］
　以下、図１～図１２を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る冷却装置について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
　図１は、本実施形態の冷却装置１を示す概略斜視図である。図２は、冷却装置１を示す概略断面図である。冷却装置１は、冷却対象となる保冷材（対象物）Ｉを適切に冷却すると共に、保冷材Ｉを適切な温度で保温可能とする装置である。
　本実施形態の冷却装置１では、冷却の対象物として、常温では液体であり、冷却することで固体となる相変化材料を用いた保冷材Iを採用する。保冷材Ｉは、例えば、袋状の容器内に上記相変化材料が液密に封止された形態を採用する。
　保冷材Ｉに用いられる相変化材料としては、通常知られた材料を用いることができる。一例としては、四級アンモニウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩からなる群から選ばれる１以上の塩を主剤とした溶液、またはこれらの溶液に過冷却抑制を目的とした添加剤を加えた材料を挙げることができる。主剤は、包接水和物を構成する材料であってもよい。
　「包接水和物」は、水素結合により形成された水分子のかご状構造の中に、他の物質（分子、塩）が入り込んだ結晶である。例えば、所定濃度の第四級アンモニウム塩の水溶液は、冷却すると包接水和物を形成することが知られている。包接水和物は、かご状構造の結晶の形成時に、相変化材料が相変化時に潜熱を蓄えるのと同様に熱を吸収する。そのため、包接水和物は相変化材料と同様に用いることができる。
　過冷却抑制を目的とした添加剤としては、四ホウ酸ナトリウムを挙げることができる。例えば、四級アンモニウム塩としてテトラブチルアンモニウムブロミド（ＴＢＡＢ）を用いる場合、ＴＢＡＢ４０質量％水溶液（以下、ＴＢＡＢ水溶液）に対し、四ホウ酸ナトリウムをＴＢＡＢ水溶液質量の２％分を追加で添加して用いることで、得られた水溶液の過冷却を抑制することができる。
　その他、相変化材料としては、潜熱蓄熱材として広く知られた材料を用いることができる。
　図１，２に示すように、本実施形態の冷却装置１は、冷却部１０と、温度センサ（測定手段）２０と、制御部（制御手段）３０とを有する。
　冷却部１０は、冷却対象となる保冷材Ｉを収容する内部空間Ｓを有する。冷却部１０は、装置本体１０１と扉部材１０２と冷却ユニット（冷却手段）１０８とを有する。
　装置本体１０１は、開口部１０１ａを介して外部と接続される内部空間Ｓを有する。扉部材１０２は、装置本体１０１の開口部１０１ａに開閉可能に取り付けられている。内部空間Ｓは、装置本体１０１と扉部材１０２とに囲まれた空間である。
　なお、装置本体１０１および扉部材１０２は、通常知られた断熱構造を有していてもよい。また、図では、装置本体１０１が装置本体１０１の側面に開口部１０１ａを有することとしたが、これに限らず、装置本体１０１の上面に開口部を有することとしてもよい。
　装置本体１０１は、内部空間Ｓの下部に保冷材Ｉを載置する載置部１０３を有する。本実施形態の冷却装置１は、載置部１０３に温度センサ２０と質量センサ（計量手段）１０４とが設けられている。
　温度センサ２０は、載置部１０３に載置された保冷材Ｉの温度を測定する。温度センサ２０は、保冷材Ｉに接触して保冷材Ｉの温度を測定する接触式センサである。例えば、温度センサ２０は、載置部１０３の上面に探針を有し、探針に接触する保冷材Ｉの温度を検出する。
　例えば、温度センサ２０は、制御部３０に対し離散的な測定結果を出力する。温度センサ２０による温度測定の間隔は、冷却装置１の使用者が適宜設定することができる。
　質量センサ１０４は、載置部１０３に載置された保冷材Ｉの質量を計測する。
　冷却ユニット１０８は、例えば装置本体１０１に設けられ、制御部３０から入力される制御信号に基づいて内部空間Ｓを冷却する。冷却ユニット１０８としては、例えばコンプレッサー方式の冷却ユニットや、ペルチェ方式の冷却ユニットなど、通常知られた構成を採用することができる。また、冷却ユニット１０８を用いた冷却方法は、通常知られた方法であるファン式または直冷式を採用することができる。
　制御部３０は、温度センサ２０、質量センサ１０４による測定結果に基づいて冷却ユニット１０８に制御信号を送り、内部空間Ｓの温度を制御する。具体的な制御方法については後述する。制御部３０は、各種測定結果や算出結果を表示するモニター３１を有していてもよい。
　その他、冷却装置１は、所定の条件でアラーム音を出力するアラーム部１０９を有していてもよい。
　図３～６は、保冷材Ｉの温度に基づいた内部空間Ｓの制御を説明する説明図である。
（保冷材Ｉが過冷却される場合）
　図３は、従来の冷却装置を用いて保冷材Ｉを冷却したときの保冷材Ｉの温度変化の一例を示す説明図である。図３は、保冷材Ｉの冷却時間と、保冷材Ｉの温度との対応関係を示すグラフである。図３の横軸は冷却時間、縦軸は保冷材Ｉの温度を示す。
　まず、図３に示すように、温度Ｔの保冷材Ｉを冷却することを想定する。温度Ｔは例えば常温であり、温度Ｔの相変化材料は液相を呈することとする。また、保冷材Ｉに含まれる相変化材料の融解温度は、温度Ｔｂであることとする。
　図に示す保冷材Ｉについて、保冷材Ｉを凝固させるために十分に低い温度（温度Ｔｘ）に設定された従来の冷却装置で冷却した場合、保冷材Ｉの温度は、温度Ｔから温度Ｔｘに向けて低下する。液相の相変化材料は、相変化材料の分子が各々自由に動き回っているが、温度が低下するに従って動きが弱まり、次第に凝固（固化、結晶化）する。
　このとき、相変化材料の温度が相変化材料の融解温度にまで低下しても、相変化材料の凝固が始まらず、さらに温度が低下することがある。このような現象は「過冷却」として知られている。図３においては、温度Ｔの保冷材Ｉを冷却したとき、保冷材Ｉの温度が、融解温度Ｔｂを下回り、時間ｔ１において温度Ｔａまで低下する様子を示している（時間ｔ０から時間ｔ１）。
　保冷材Ｉの温度は、温度Ｔａまで低下した後、上昇に転じる。これは、保冷材Ｉの相変化材料が凝固し始め、潜熱を放出するために生じる現象である。保冷材Ｉの温度は、時間ｔ２に相変化材料の融解温度Ｔｂに達するまで上昇する（時間ｔ１から時間ｔ２）。
　温度Ｔａは、本発明における「凝固を始める温度」に該当する。また、融解温度Ｔｂと温度Ｔａとの差は、保冷材Ｉに含まれる相変化材料の凝固熱に相当する。
　温度が融解温度Ｔｂに達した保冷材Ｉは、融解温度Ｔｂを保ちながら相変化材料の凝固が進行する（時間ｔ２から時間ｔ３）。時間ｔ１から時間ｔ３の間、保冷材Ｉの相変化材料では、固相と液相とが混在している。
　相変化材料の凝固が終了し（時間ｔ２）、全ての相変化材料が固相となった後、保冷材Ｉの温度は、再度低下し始める。保冷材Ｉは、冷却装置の設定温度である温度Ｔｘにまで低下する。
　このように、従来の冷却装置で保冷材Ｉを冷却すると、保冷材Ｉは冷却装置の設定温度である温度Ｔｘにまで冷却され、当該温度で保たれる。
　一方、保冷材Ｉは、保冷材Ｉに含まれる相変化材料が融解する際、相変化材料の融解温度で一定に保たれる。そのため、保冷材Ｉは、保冷対象物の温度を、保冷材Ｉに含まれる相変化材料の融解温度で保つ際に好適に用いられる。
　したがって、従来の冷却装置で保冷材Ｉを冷却する場合、冷却装置から取り出した保冷材Ｉは、保冷材Ｉが好適に用いられる温度よりも低い温度となっているため、保冷材Ｉが相変化材料の融解温度に達するまで待機する必要があった。
　これに対し、本実施形態の冷却装置１は、温度センサ２０を用いて保冷材Ｉの温度を測定し、測定結果に基づいて制御部３０が内部空間Ｓの温度を制御する。
　図４は、本実施形態の冷却装置１を用いて保冷材Ｉを冷却したときの、保冷材Ｉの温度変化の一例を示す説明図である。図４は、保冷材Ｉの冷却時間と、保冷材Ｉの温度との対応関係を示すグラフであり、図３に対応する図である。図４の横軸は冷却時間、縦軸は保冷材Ｉの温度を示す。
　図に示すように、制御部３０は、内部空間Ｓの設定温度を保冷材Ｉの相変化材料が凝固を始める温度である温度Ｔａよりも低い温度Ｔｘに設定し、冷却ユニット１０８を制御して内部空間Ｓの温度を制御する。温度Ｔｘは、本発明における「第１設定温度」に該当する。
　冷却装置１の内部空間Ｓに収容された保冷材Ｉは、温度が温度Ｔから温度Ｔｘに向けて低下する。保冷材Ｉの温度は、保冷材Ｉに用いられている相変化材料が凝固を始める温度である温度Ｔａにまで低下した後に上昇に転じ、融解温度Ｔｂにまで昇温する。
　保冷材Ｉが有する相変化材料の凝固が終了し（時間ｔ３）、全ての相変化材料が固相となった後、保冷材Ｉの温度は再度低下し始める。制御部３０は、温度センサ２０による測定結果に基づいて、以下のようにして冷却装置１の制御に必要な各温度を求める。
　冷却装置１では、温度センサ２０により保冷材Ｉの温度を測定している。制御部３０は、温度センサ２０による温度の測定間隔と、温度センサ２０から取得する測定結果とを用いて、単位時間当たりの保冷材Ｉの温度の変化量を求める。すなわち、制御部３０は、図４に示されたグラフの各測定時間における接線の傾きを求める。「温度センサ２０による温度の測定間隔」は、本明細書における「単位時間」に該当する。
　制御部３０は、求められた変化量から温度Ｔａ、融解温度Ｔｂを求めることができる。すなわち、制御部３０は、求められた変化量が負から正に転じた測定時間における温度を、温度Ｔａとして求めることができる。
　また、制御部３０は、求められた変化量が予め定めた基準以下であり、保冷材Ｉの温度が変化していないと判断でき、且つ保冷材Ｉが温度変化していない状態が、予め定めた期間より長く継続する場合に、当該温度を融解温度Ｔｂとして求めることができる。
　このとき、制御部３０は、保冷材Ｉの測定温度が予め定めた振れ幅以内に収まっている場合、「保冷材Ｉが温度変化していない」と判定するとよい。例えば、冷却ユニット１０８がコンプレッサー方式の冷却ユニットである場合、内部空間Ｓの温度が周期的に変化して、安定状態になりにくいことがある。このような現象は、所謂「ハンチング」として知られている。
　コンプレッサー方式の冷却ユニットを用いた冷却装置１では、ハンチング時の温度低下を、保冷材Ｉの凝固が終了し保冷材Ｉの温度が再度低下し始めたときの温度低下と誤認するおそれがある。そのため、予めハンチングによる温度の振れ幅を見積もっておき、保冷材Ｉの温度変化が当該振れ幅以内であれば、保冷材Ｉが温度変化していないと判定するとよい。
　なお、コンプレッサー方式の冷却ユニット１０８を用いる場合、制御部３０は、所謂ＰＩＤ制御により冷却ユニット１０８を制御し、上記ハンチングを抑制するとよい。
　また、制御部３０は、上述のようにして求めた温度Ｔａ、融解温度Ｔｂから、保冷材Ｉに用いられる相変化材料の凝固熱（Ｔｂ－Ｔａ）を求めることができる。
　制御部３０は、温度センサ２０の測定結果に基づいて、上述のようにして保冷材Ｉの凝固熱および融解温度Ｔｂを検出した後、さらに保冷材Ｉの温度が融解温度Ｔｂよりも低い基準温度Ｔｒとなったことを検知すると、内部空間Ｓの温度を再設定するとよい（時間ｔ４）。
　すなわち、制御部３０は、保冷材Ｉの温度が基準温度Ｔｒとなったことを検知すると、内部空間Ｓの設定温度を温度Ｔｘから、温度Ｔｘより高く融解温度Ｔｂよりも低い温度Ｔｙに変更するように制御する。温度Ｔｙは、本発明における「第２設定温度」に該当する。
　温度Ｔｙは、制御部３０が初期の設定温度である温度Ｔｘと求められた融解温度Ｔｂとを用いて適宜設定することとしてもよく、使用者が設定することとしてもよい。
　制御部３０は、内部空間Ｓの設定温度を温度Ｔｙに変更した後に、アラーム部１０９からアラーム音を出力することとしてもよい。これにより、冷却装置１の使用者が、内部空間Ｓの温度を間接的に知ることができる。
　制御部３０は、冷却ユニット１０８を制御して、内部空間Ｓの温度を温度Ｔｙに制御する。
　図４では、温度Ｔｙは基準温度Ｔｒよりも低い温度であることとして示しているが、これに限らない。例えば温度Ｔｙは、基準温度Ｔｒ以上であって融解温度Ｔｂより小さければ（Ｔｒ≦Ｔｙ＜Ｔｂ）よい。
　内部空間Ｓの温度がＴｙに再設定された冷却装置１では、内部空間Ｓの温度は温度Ｔｘから温度Ｔｙに昇温する。それに伴って、保冷材Ｉの温度も温度Ｔｙにまで冷却され、当該温度で保たれる。
（保冷材Ｉが過冷却されない場合）
　図５は、従来の冷却装置を用いて保冷材Ｉを冷却したときの保冷材Ｉの温度変化の一例を示す説明図であり、図３に対応する図である。図５は、保冷材Ｉの冷却時間と、保冷材Ｉの温度との対応関係を示すグラフである。図５の横軸は冷却時間、縦軸は保冷材Ｉの温度を示す。
　まず、図５に示すように、温度Ｔの保冷材Ｉを冷却することを想定する。図に示す保冷材Ｉについて、保冷材Ｉを凝固させるために十分に低い温度（温度Ｔｘ）に設定された従来の冷却装置で冷却した場合、保冷材Ｉの温度は、温度Ｔから温度Ｔｘに向けて低下する。液相の相変化材料は、相変化材料の分子が各々自由に動き回っているが、温度が低下するに従って動きが弱まり、次第に凝固（固化、結晶化）する。
　温度が融解温度Ｔｂに達した保冷材Ｉは、融解温度Ｔｂを保ちながら相変化材料の凝固が進行する（時間ｔ２から時間ｔ３）。時間ｔ２から時間ｔ３の間、保冷材Ｉの相変化材料では、固相と液相とが混在している。
　相変化材料の凝固が終了し（時間ｔ３）、全ての相変化材料が固相となった後、保冷材Ｉの温度は、再度低下し始める。保冷材Ｉは、冷却装置の設定温度である温度Ｔｘにまで低下する。
　このように、従来の冷却装置で保冷材Ｉを冷却すると、保冷材Ｉは冷却装置の設定温度である温度Ｔｘにまで冷却され、当該温度で保たれる。
　このような保冷材Ｉに対し、本実施形態の冷却装置１は、温度センサ２０を用いて保冷材Ｉの温度を測定し、測定結果に基づいて制御部３０が内部空間Ｓの温度を制御する。
　図６は、本実施形態の冷却装置１を用いて保冷材Ｉを冷却したときの、保冷材Ｉの温度変化の一例を示す説明図であり、図４に対応する図である。図６の横軸は冷却時間、縦軸は保冷材Ｉの温度を示す。
　まず、制御部３０は、内部空間Ｓの設定温度を保冷材Ｉの融解温度Ｔｂよりも低い温度Ｔｘに設定し、冷却ユニット１０８を制御して内部空間Ｓの温度を制御する。冷却装置１の内部空間Ｓに収容された保冷材Ｉは、温度が温度Ｔから温度Ｔｘに向けて低下する。保冷材Ｉの温度は、保冷材Ｉに用いられている相変化材料が融解温度Ｔｂに達すると、融解温度Ｔｂで一定の温度を維持する。
　保冷材Ｉが有する相変化材料の凝固が終了し（時間ｔ３）、全ての相変化材料が固相となった後、保冷材Ｉの温度は、再度低下し始める。
　このとき、制御部３０は、温度センサ２０の測定結果に基づいて、上述のようにして保冷材Ｉの融解温度Ｔｂを検出した後、さらに保冷材Ｉの温度が融解温度Ｔｂよりも低い基準温度Ｔｒとなったことを検知すると、内部空間Ｓの温度を再設定するとよい（時間ｔ４）。
　すなわち、制御部３０は、保冷材Ｉの温度が基準温度Ｔｒとなったことを検知すると、内部空間Ｓの設定温度を温度Ｔｘから、温度Ｔｘより高く融解温度Ｔｂよりも低い温度Ｔｙに変更するように制御する。温度Ｔｙは、本発明における「第２設定温度」に該当する。
　制御部３０は、冷却ユニット１０８を制御して、内部空間Ｓの温度を温度Ｔｙに制御する。内部空間Ｓの温度がＴｙに再設定された冷却装置１では、内部空間Ｓの温度は温度Ｔｘから温度Ｔｙに昇温する。それに伴って、保冷材Ｉの温度も温度Ｔｙにまで冷却され、当該温度で保たれる。
　図６では、温度Ｔｙは基準温度Ｔｒよりも低い温度であることとして示しているが、これに限らない。例えば温度Ｔｙは、基準温度Ｔｒ以上であって融解温度Ｔｂより小さければ（Ｔｒ≦Ｔｙ＜Ｔｂ）よい。
　制御部３０は、内部空間Ｓの温度を温度Ｔｙに変更し、内部空間Ｓの温度が温度Ｔｙに達した後に、アラーム部１０９からアラーム音を出力することとしてもよい（時間ｔ５）。これにより、冷却装置１の使用者が、内部空間Ｓの温度を間接的に知ることができる。
　また、制御部３０は、内部空間Ｓの温度を温度Ｔｙに変更し、保冷材Ｉの温度が温度Ｔｙに達した後に、アラーム部１０９からアラーム音を出力することとしてもよい（時間ｔ６）。これにより、冷却装置１の使用者が、保冷材Ｉの温度を間接的に知ることができる。
　以上のような構成の冷却装置１によれば、保冷材Ｉを適切に冷却して固化させると共に、保冷材Ｉを固化させるときの温度Ｔｘよりも高い温度Ｔｙで保温することができる。そのため、保冷材Ｉを温度Ｔｘで保温する場合と比べ、保冷材Ｉが相変化材料の融解温度に短時間で達することとなり、冷却装置１から取り出した保冷材Ｉを早期に適切な温度で使用可能となる。
　また、上記構成の冷却装置１では、保冷材Ｉが有する相変化材料の固化が終了した後（時間ｔ３が経過した後）、予め定められた制御に従って内部空間Ｓの温度を温度Ｔｙに昇温する。内部空間Ｓの昇温を経験則に従って行う場合と異なり、測定値に基づいた制御となるため、時間ｔ３から昇温制御までを短時間に制御しやすい。
　また、上記構成の冷却装置１では、保冷材Ｉの温度の実測値に基づいて内部空間Ｓの温度を制御するため、保冷材Ｉの種類が変わっても確実な温度制御を行うことができる。
　これらより、以上のような構成の冷却装置１によれば、冷却装置１から取り出した保冷材Ｉを早期に適切な温度で使用可能とすることができる。
　なお、本実施形態の冷却装置１では、制御部３０が温度センサ２０による温度の測定間隔を変更可能としてもよい。例えば、繰り返し同じ大きさ、同じ種類の保冷材Ｉを冷却する場合には、初期の温度Ｔに応じて、保冷材Ｉを冷却したときの時間ｔ１～ｔ６について予測し概算可能である。このような場合、時間ｔ１～ｔ６として予測される時間の近傍では細かい測定間隔で保冷材Ｉの温度を測定し、その他では粗い測定間隔で保冷材Ｉの温度を測定することとしてもよい。
　また、制御部３０は、質量センサ１０４で計量した保冷材Ｉの質量に基づいて、保冷材Ｉの温度変化を予測することとしてもよい。制御部３０が内部空間Ｓの温度が温度Ｔｘの冷却装置１を用い温度Ｔの保冷材Ｉを冷却するときの保冷材Ｉの温度変化が既知であれば、保冷材Ｉの比熱から、保冷材Ｉの単位質量当たりの温度変化を概算し、単位質量の保冷材Ｉについての時間ｔ１～ｔ６を概算することができる。このような時間ｔ１～ｔ６の概算値は、本発明における「単位質量当たりの想定冷却時間」に該当する。
　制御部３０は、予め記憶された保冷材Ｉの単位質量当たりの想定冷却時間と、質量センサ１０４の計量結果に基づいて、内部空間Ｓに収容された保冷材Ｉの全量の想定冷却時間を概算することができる。制御部３０は、このように保冷材Ｉの質量から求められる想定冷却時間に応じ、時間ｔ１～ｔ６として予測される時間の近傍では細かい測定間隔で保冷材Ｉの温度を測定し、その他では粗い測定間隔で保冷材Ｉの温度を測定することとしてもよい。
　制御部３０は、求められた「保冷材Ｉの全量の想定冷却時間」をモニター３１に表示してもよい。
　また、本実施形態において、制御部３０は、保冷材Ｉの温度が融解温度Ｔｂよりも低い基準温度Ｔｒとなったことを検知した後に、内部空間Ｓの設定温度を温度Ｔｘから温度Ｔｙに変更するように制御することとしたがこれに限らない。
　例えば、制御部３０は、保冷材Ｉの温度が再度低下し始めたことを検知した後に、待機することなく内部空間Ｓの設定温度を温度Ｔｘから温度Ｔｙに変更するように制御してもよい。このような制御を行うことにより、制御部３０は、図４，６における時間ｔ３から時間ｔ４まで待機することなく内部空間Ｓの温度制御が可能となる。そのため、このような制御を行う冷却装置１は、保冷材Ｉが使用可能となるまでの時間を短くすることができる。
　また、制御部３０は、保冷材Ｉの温度が再度低下し始めたことを検知した後、予め設定した基準時間が経過した後に、内部空間Ｓの設定温度を温度Ｔｘから温度Ｔｙに変更するように制御してもよい。制御部３０がこのようなタイマー制御を行うことにより、制御が容易となる。
　また、本実施形態においては、温度センサ２０として、保冷材Ｉに接触して保冷材Ｉの温度を測定する接触式センサを用い、保冷材Ｉの温度を直接測定することとしたが、これに限らない。
　例えば、保冷材Ｉに接触しない程度に温度センサ２０の探針を保冷材Ｉに近接させ、雰囲気温度を測定し、測定結果から保冷材Ｉの凝固熱を間接的に検出してもよい。また、保冷材Ｉに熱伝導率の高い物質で形成された伝熱治具を近接させ、伝熱治具の温度を測定することで、保冷材Ｉの凝固熱を間接的に検出してもよい。
［第２実施形態］
　図７は、本発明の第２実施形態に係る冷却装置２の説明図である。本実施形態の冷却装置２は、第１実施形態の冷却装置１と一部共通している。以下の実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
　冷却装置２は、冷却部１０と、温度センサ（測定手段）２１と、制御部（制御手段）３０とを有する。
　装置本体１０１は、内部空間Ｓに保冷材Ｉを載置する複数（図７では３つ）の載置部１０３を有する。本実施形態の冷却装置１は、載置部１０３に温度センサ２１が設けられている。
　温度センサ２１は、載置部１０３に設けられ、内部空間Ｓに収容された保冷材Ｉの温度を測定する。温度センサ２１は、保冷材Ｉに接触して保冷材Ｉの温度を測定する接触式センサである。温度センサ２１は、載置部１０３の上面に複数の探針２１１を有し、探針２１１ごとに接触する保冷材Ｉの温度を検出する。
　例えば、温度センサ２１は、制御部３０に対し複数の探針２１１で検知した保冷材Ｉの測定結果を出力する。制御部３０では、複数の保冷材Ｉの温度をそれぞれ検知し、各保冷材Ｉについて上述した第１実施形態の図４または図６のような温度プロファイルを求める。
　制御部３０は、複数の保冷材Ｉのうち、全ての保冷材Ｉについて基準温度Ｔｒを検知した後に、内部空間Ｓの温度を再設定するとよい。この場合、制御部３０は、内部空間Ｓの温度を温度Ｔｙに変更し、全ての保冷材Ｉの温度が温度Ｔｙに達した後に、アラーム部１０９からアラーム音を出力することとしてもよい。これにより、冷却装置１の使用者が、保冷材Ｉの温度を間接的に知ることができる。
　以上のような構成の冷却装置２によれば、複数の保冷材Ｉを適切に冷却して固化させると共に、複数の保冷材Ｉを固化させるときの温度Ｔｘよりも高い温度Ｔｙで保温することができる。そのため、冷却装置２から取り出した複数の保冷材Ｉを早期に適切な温度で使用可能となる。
　また上述の説明では、載置する複数（図７では３つ）の載置部１０３の温度を一括で内部空間Ｓの温度として管理する場合について述べているが、本実施の形態はこれに限らない。本実施の形態においては、複数の載置部１０３に温度センサ２１がそれぞれ設けられており、内部空間Ｓの温度を載置部１０３ごとに制御部３０が管理してもよい。
　なお図７に示すように複数の載置部１０３は、内部空間Ｓ内において例えば鉛直方向に並んでいて３階層のフロアを構成してもよいものとする。例えば図７においてフロアごとの全ての保冷材Ｉが基準温度Ｔｒとなる順序が、真ん中の載置部１０３、一番上の載置部１０３、一番下の載置部１０３の順番だとする。
　この場合制御部３０は、まず真ん中の載置部１０３に載置された全ての保冷材Ｉについて基準温度Ｔｒを検知した後に、真ん中の載置部１０３の温度を再設定する。制御部３０は、真ん中の載置部１０３の温度を温度Ｔｙに変更する。
　真ん中の載置部１０３に載置された全ての保冷材Ｉの温度が温度Ｔｙに達した後に、アラーム部１０９からアラーム音を出力することとしてもよい。これにより、冷却装置１の使用者が、真ん中の載置部１０３に載置された保冷材Ｉの温度を間接的に知ることができる。
　次に制御部３０は、一番上の載置部１０３に載置された全ての保冷材Ｉについて基準温度Ｔｒを検知した後に、一番上の載置部１０３の温度を再設定する。制御部３０は、一番上の載置部１０３の温度を温度Ｔｙに変更する。
　一番上の載置部１０３に載置された全ての保冷材Ｉの温度が温度Ｔｙに達した後に、アラーム部１０９からアラーム音を出力することとしてもよい。これにより、冷却装置１の使用者が、一番上の載置部１０３に載置された保冷材Ｉの温度を間接的に知ることができる。
　次に制御部３０は、一番下の載置部１０３に載置された全ての保冷材Ｉについて基準温度Ｔｒを検知した後に、一番下の載置部１０３の温度を再設定する。制御部３０は、一番下の載置部１０３の温度を温度Ｔｙに変更する。
　一番下の載置部１０３に載置された全ての保冷材Ｉの温度が温度Ｔｙに達した後に、アラーム部１０９からアラーム音を出力することとしてもよい。これにより、冷却装置１の使用者が、一番下の載置部１０３に載置された保冷材Ｉの温度を間接的に知ることができる。
　なおフロアごとの載置部１０３に載置された全ての保冷材Ｉの温度が温度Ｔｙに達した後になるアラーム音を異ならせてもよい。このようにすることで冷却装置１の使用者が、それぞれフロアの載置部１０３に載置された保冷材Ｉの温度を間接的に知ることができる。
　このようにそれぞれの載置部１０３で制御部３０による温度の再設定をし、フロアごとに保冷材Ｉが使用者にとって使用可能となるタイミングをアラーム音などで知らせることができる。このようにすることで例えば上述のように凍結がもっとも遅い保冷具Ｉが含まれる一番下の載置部１０３とそれ以外（一番上および真ん中）の載置部１０３に含まれる保冷具Ｉとは別々に管理される。
　このように内部空間Ｓの温度を載置部１０３ごとに制御部３０が管理することで、内部空間Ｓ全体の中で凍結がもっとも遅い保冷具Ｉに影響されることなく、凍結がもっとも遅い保冷具が含まれないフロアの載置部１０３に含まれる保冷具Ｉを凍結させることができる。このため、凍結がもっとも遅い保冷具が含まれないフロアの載置部１０３に含まれる保冷具Ｉが既に凍結しているにもかかわらず引き続き凍結するための温度を保ってしまうことを防止することができる。
［第３実施形態］
　図８は、本発明の第３実施形態に係る冷却装置３の説明図である。冷却装置２は、冷却部１０と、温度センサ（測定手段）２０，２２と、制御部（制御手段）３０とを有する。
　温度センサ２２は、載置部１０３に設けられている。温度センサ２２は、載置部１０３に載置された参照材Ｒｅｆの温度を測定する。参照材Ｒｅｆは、参照物質を袋状の容器内に液密に封止されたものを採用する。参照物質として、常温では液体であると共に内部空間Ｓの設定可能な温度域では相変化しない物質を採用する。温度センサ２２で測定する参照材Ｒｅｆの温度は、本発明における「対象物の温度に対応する温度」に該当する。
　参照材Ｒｅｆに用いる容器と、保冷材Ｉに用いる容器とは同じ容器であると好ましい。また、参照材Ｒｅｆに用いられる参照物質の質量、比熱、参照物質を封止する容器の表面積、熱伝達率は既知であるとする。
　冷却装置３では、保冷材Ｉと共に参照材Ｒｅｆを載置部１０３に載置して冷却する。制御部３０は、温度センサ２２を用いて参照材Ｒｅｆの温度を測定し、参照材Ｒｅｆの温度変化と、当該温度変化に要する時間とを得る。制御部３０は、得られた測定結果と、参照物質の質量、比熱、参照物質を封止する容器の表面積、熱伝達率とから、参照材Ｒｅｆが放出した熱量を求めることができる。また、制御部３０は、単位時間あたりに参照材Ｒｅｆが放出した熱量を求めることができる。
　一方、制御部３０は、温度センサ２０を用いて保冷材Ｉの温度を測定する。保冷材Ｉは、参照材Ｒｅｆと同じ環境（内部空間Ｓ）で冷却されている。そのため、上述のようにして求める「単位時間あたりに参照材Ｒｅｆが放出した熱量」は、「単位時間あたりに保冷材Ｉが放出した熱量」と同じであると考えることができる。
　したがって、保冷材Ｉの潜熱量が分かれば、「潜熱量」と「単位時間あたりに保冷材Ｉが放出した熱量」とから、「保冷材Ｉが潜熱を放出するために要する時間」を求めることができる。当該時間は、図４，６における時間ｔ２と時間ｔ３との間の経過時間に該当する。
　以上のような冷却装置３によれば、冷却装置１から取り出した保冷材Ｉを早期に適切な温度で使用可能となる。また、冷却中に保冷材Ｉが融解温度Ｔｂを維持する期間（時間ｔ２と時間ｔ３との間の期間）の長さを概算することができ、保冷材Ｉの凍結までの時間を予測することができる。
［第４実施形態］
　図９は、本発明の第４実施形態に係る冷却装置４の説明図である。冷却装置２は、冷却部１０と、撮像装置（測定手段）２５と、制御部（制御手段）３０とを有する。
　撮像装置２５は、内部空間Ｓに設けられ、内部空間Ｓに収容された保冷材Ｉを撮像する。撮像装置２５としては、公知の赤外線サーモグラフィカメラを用いることができる。撮像装置２５は、非接触式の温度センサとして用いられる。
　制御部３０は、撮像装置２５で撮像した画像に基づいて、保冷材Ｉの温度を測定し、測定結果に基づいて内部空間Ｓの設定温度を調整する。内部空間Ｓの設定温度の調整方法については、第１実施形態で説明した方法を採用することができる。
　以上のような冷却装置４によれば、冷却装置１から取り出した保冷材Ｉを早期に適切な温度で使用可能となる。
［第５実施形態］
　図１０，１１は、本発明の第５実施形態に係る冷却装置５の説明図である。冷却装置５は、冷却部１１と、撮像装置（測定手段）２５と、制御部（制御手段）３０とを有する。
　冷却部１１は、冷却対象となる保冷材Ｉを収容する内部空間Ｓを有する。冷却部１１は、装置本体１１１と扉部材１１２と冷却ユニット（冷却手段）１１８とを有する。
　装置本体１１１は内部空間Ｓを有する。内部空間Ｓは、装置本体１１１と扉部材１１２とに囲まれた空間である。
　装置本体１１１は、内部空間Ｓの中央部分に、水平方向に延在する載置部１０５（移動手段）を有する。載置部１０５は、内部空間Ｓを、装置上方の第１空間Ｓ１と、第１空間Ｓ１とは異なる装置下方の第２空間Ｓ２とに空間的に分割する。載置部１０５は中央部が開閉可能となっている。
　扉部材１１２は、装置本体１１１の第１空間Ｓ１側の開口部を閉じる第１扉部材１１２ａと、装置本体１１１の第２空間Ｓ２側の開口部を閉じる第２扉部材１１２ｂとを有する。第１扉部材１１２ａと第２扉部材１１２ｂとは、それぞれ独立して開閉可能である。
　撮像装置２５は、第１空間Ｓ１の内部を撮像可能な位置に設けられている。
　冷却ユニット１１８は、第１ユニット１１８ａと第２ユニット１１８ｂと有する。冷却ユニット１１８は、装置本体１１１に設けられ、制御部３０から入力される制御信号に基づいて内部空間Ｓを冷却する。その際、第１ユニット１１８ａは第１空間Ｓ１側に設けられ、第１空間Ｓ１の冷却に用いられる。また、第２ユニット１１８ｂは第２空間Ｓ２側に設けられ、第２空間Ｓ２の冷却に用いられる。
　このような冷却装置５においては、まず、図１０に示すように、第１扉部材１１２ａを開いて保冷材Ｉを第１空間Ｓ１内に収容する。第１空間Ｓ１は、第１ユニット１１８ａにより、上述の第１実施形態で示した冷却装置１と同様に、温度Ｔｘに制御されている。
　制御部３０は、撮像装置２５を用いて第１空間Ｓ１に収容された保冷材Ｉの温度を測定し、測定結果に基づいて第１空間Ｓ１の設定温度を温度Ｔｙに変更する。第１空間Ｓ１の設定温度の調整方法については、第１実施形態で説明した方法を採用することができる。
　一方、制御部３０は、第２ユニット１１８ｂにより、第２空間Ｓ２の温度を温度Ｔｘより高く融解温度Ｔｂよりも低い第３設定温度に制御しておく。第２空間Ｓ２の温度は、温度Ｔｙであってもよい。すなわち、第３設定温度は、第２設定温度と同じであってもよく、異なっていてもよい。
　制御部３０は、保冷材Ｉの温度が温度Ｔｙ（時間ｔ６）になったことを検出した後、載置部１０５の開口部１０５ａを開く。図１１に示すように、保冷材Ｉは、開口部１０５ａから落下して第２空間Ｓ２に移動し、第２空間Ｓ２に収容される。
　第１空間Ｓ１には、別の保冷材Ｉを収容し、保冷材Ｉを固化させることができる。第２空間Ｓ２に収容された保冷材Ｉは、第２扉部材１１２ｂを開いて冷却部１１から取り出され、保冷に使用される。
　以上のような冷却装置５によれば、冷却装置１から取り出した保冷材Ｉを早期に適切な温度で使用可能となる。
　また、冷却装置５は、保冷材Ｉを固化させる空間（第１空間Ｓ１）と、固化させ使用可能な状態となった保冷材Ｉを保管する空間（第２空間Ｓ２）とが異なる。そのため、冷却装置５では、第１空間Ｓ１で固化させている他の保冷材Ｉが、第２空間Ｓ２に保管されている保冷材Ｉを取り出す際の扉開閉に伴う温度変化を受けにくい。そのため、冷却装置５は、固化させている保冷材Ｉの温度を測定・管理しやすく、第１空間Ｓ１の温度制御が容易となる。
［第６実施形態］
　図１２は、本発明の第６実施形態に係る冷却装置６の説明図である。冷却装置６は、第５実施形態の冷却装置５と、内部空間Ｓの分割の仕方が異なっている。
　冷却装置６は、冷却部１２と、撮像装置（測定手段）２５と、制御部（制御手段）３０とを有する。
　冷却部１２は、冷却対象となる保冷材Ｉを収容する内部空間Ｓを有する。冷却部１２は、装置本体１１１と扉部材１１２と冷却ユニット（冷却手段）１１８とを有する。
　装置本体１２１は内部空間Ｓを有する。内部空間Ｓは、装置本体１２１と扉部材１２２とに囲まれた空間である。
　装置本体１２１は、内部空間Ｓの中央部分に、垂直方向に延在する仕切り部１０６を有する。仕切り部１０６は、内部空間Ｓを、装置左方の第１空間Ｓ１と、第１空間Ｓ１とは異なる装置右方の第２空間Ｓ２とに空間的に分割する。仕切り部１０６は下端部が開閉可能となっている。
　装置本体１２１は、さらに保冷材Ｉを載置する載置部（移動手段）１０７を有する。載置部１０７は、不図示の駆動部を有し、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２との間を移動可能である。このような載置部１０７としては、通常知られた移動ステージなどを用いることができる。また、載置部１０７としては、公知の搬送装置を採用することができる。
　扉部材１２２は、装置本体１２１の第１空間Ｓ１側の開口部を閉じる第１扉部材１２２ａと、装置本体１２１の第２空間Ｓ２側の開口部を閉じる第２扉部材１２２ｂとを有する。第１扉部材１２２ａと第２扉部材１２２ｂとは、それぞれ独立して開閉可能である。
　撮像装置２５は、第１空間Ｓ１の内部を撮像可能な位置に設けられている。
　冷却ユニット１１８は、第１ユニット１１８ａと第２ユニット１１８ｂと有する。冷却ユニット１１８は、装置本体１２１に設けられ、制御部３０から入力される制御信号に基づいて、上述の冷却装置５と同様に内部空間Ｓ（第１空間Ｓ１、第２空間Ｓ２）を冷却する。
　このような冷却装置６においては、上述の冷却装置５と同様に第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２との温度制御が行われる。
　制御部３０は、保冷材Ｉの温度が温度Ｔｙ（時間ｔ６）になったことを検出した後、仕切り部１０６の下端部１０６ａを開く。また、制御部３０は、載置部１０７を用いて保冷材Ｉを第１空間Ｓ１から第２空間Ｓ２に移動させる。
　以上のような冷却装置６によれば、冷却装置１から取り出した保冷材Ｉを早期に適切な温度で使用可能となる。また、冷却装置６は、固化させている保冷材Ｉの温度を測定・管理しやすく、第１空間Ｓ１の温度制御が容易となる。
　ここまでで説明した実施形態において、凍結した保冷具Ｉを保管する空間Ｓ２について、保管対象の保冷具Ｉがもつ熱容量よりも十分大きな熱容量を空間Ｓ２が持つように設計されていることが望ましい。こうすることで、保冷具Ｉが投入されることによる空間Ｓ２内の雰囲気温度をなるべく低下させないようにすることが出来る。
　以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせなどは一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求などに基づき種々変更可能である。

Claims (17)

  1. 　対象物を収容する内部空間を有する冷却部と、
    　前記内部空間に収容された前記対象物の温度に対応する温度を測定する測定手段と、
    　前記測定手段による測定結果に基づいて前記内部空間の温度を制御する制御手段と、を備え、
    　前記制御手段は、前記測定結果に基づいて、前記内部空間の温度を、液相の前記対象物が凝固を始める温度よりも低い第１設定温度から、前記第１設定温度よりも高く前記対象物の融解温度よりも低い第２設定温度に変更するように制御する冷却装置。
  2. 　前記制御手段は、前記測定結果に基づいて前記対象物の凝固熱および前記融解温度を検知した後に、さらに前記測定結果が前記融解温度よりも低い温度である基準温度となったことを検知したことにより、前記内部空間の温度を前記第１設定温度から前記第２設定温度に変更するよう制御する請求項１に記載の冷却装置。
  3. 　前記制御手段は、前記測定結果に基づいて前記融解温度を検知した後に、さらに前記測定結果が前記融解温度よりも低い温度である基準温度となったことを検知したことにより、前記内部空間の温度を前記第１設定温度から前記第２設定温度に変更するよう制御する請求項１に記載の冷却装置。
  4. 　前記制御手段は、前記測定手段から単位時間ごとに前記対象物の温度を取得し、前記測定結果の単位時間当たりの変化量に基づいて、前記凝固熱を検知する請求項２に記載の冷却装置。
  5. 　前記制御手段は、前記測定手段から単位時間ごとに前記対象物の温度を取得し、前記測定結果の単位時間当たりの変化量に基づいて、前記融解温度を検知する請求項１から４のいずれか１項に記載の冷却装置。
  6. 　前記制御手段は、前記単位時間を変更可能である請求項４または５に記載の冷却装置。
  7. 　前記冷却部は、前記対象物を載置する載置部を有し、
    　前記測定手段は、前記載置部に設けられた接触式の温度センサである請求項１から６のいずれか１項に記載の冷却装置。
  8. 　前記温度センサは、複数の探針を有し、
    　前記複数の探針は、前記載置部に設けられている請求項７に記載の冷却装置。
  9. 　前記載置部は複数であって、複数の前記載置部は鉛直方向に並んで設置され、前記載置部ごとに温度が制御される請求項７または８に記載の冷却装置。
  10. 　前記測定手段は、前記内部空間に設けられた非接触式の温度センサである請求項１から６のいずれか１項に記載の冷却装置。
  11. 　前記冷却部は、前記対象物を載置する載置部を有し、
    　前記載置部は、前記対象物の質量を計量する計量手段を有し、
    　前記制御手段は、予め記憶された前記対象物の単位質量当たりの想定冷却時間と、前記計量手段の計量結果に基づいて、前記内部空間に収容された前記対象物の全量の想定冷却時間を概算する請求項１から１０のいずれか１項に記載の冷却装置。
  12. 　前記内部空間は、第１空間と、前記第１空間とは異なる第２空間とに空間的に分割されており、前記対象物を前記第１空間から前記第２空間に移動させる移動手段を有し、
    　前記第１空間は、前記測定手段が設けられ、前記第１設定温度と前記第２設定温度とに変更可能に設けられ、
    　前記第２空間は、前記第１設定温度よりも高く前記対象物の融解温度よりも低い第３設定温度に設定されている請求項１から１１のいずれか１項に記載の冷却装置。
  13. 　前記冷却部は、前記内部空間を冷却する冷却手段を有し、
    　前記冷却手段は、コンプレッサー方式の冷却ユニットである請求項１から１２のいずれか１項に記載の冷却装置。
  14. 　前記冷却部は、前記内部空間を冷却する冷却手段を有し、
    　前記冷却手段は、ペルチェ方式の冷却ユニットである請求項１から１２のいずれか１項に記載の冷却装置。
  15. 　アラーム音を出力するアラーム部を有し、
    　前記制御手段は、前記内部空間の温度を前記第２設定温度に変更した後に、前記アラーム部から前記アラーム音を出力させる請求項１から１４のいずれか１項に記載の冷却装置。
  16. 　アラーム音を出力するアラーム部を有し、
    　前記制御手段は、前記内部空間の温度を前記第２設定温度に変更し、前記内部空間の温度が前記第２設定温度に達した後に、前記アラーム部から前記アラーム音を出力させる請求項１から１５のいずれか１項に記載の冷却装置。
  17. 　アラーム音を出力するアラーム部を有し、
    　前記制御手段は、前記内部空間の温度を前記第２設定温度に変更し、前記対象物の温度が前記第２設定温度に達した後に、前記アラーム部から前記アラーム音を出力させる請求項１から１６のいずれか１項に記載の冷却装置。
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