JP7296116B2

JP7296116B2 - 保温保冷装置

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Publication number: JP7296116B2
Application number: JP2019183571A
Authority: JP
Inventors: 和宏宮崎; 龍太畠中
Original assignee: Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Current assignee: Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Priority date: 2019-10-04
Filing date: 2019-10-04
Publication date: 2023-06-22
Anticipated expiration: 2039-10-04
Also published as: JP2021058335A

Description

本発明は、真空断熱構造を有する断熱容器を備えた保温保冷装置に関する。

特許文献１には、長期間にわたって断熱効果が持続する断熱容器が開示されている。この断熱容器は、真空断熱構造の内容器と外容器とが嵌め合わされた構造を有する。この断熱容器では、内容器と外容器との重なりを大きくし、内部と外部との間の伝熱パスを長くすることで、高い断熱性が得られる。

また、特許文献１には更に、上記の断熱容器を用いた保温保冷装置が開示されている。この保温保冷装置では、断熱容器の内部に、保温保冷の対象物を収容可能な保温保冷部と、その周囲に充填された蓄熱部材と、が設けられる。この保温保冷装置では、断熱容器に蓄熱部材を組み合わせることで保温保冷効果を長期間持続することができる。

特開２０１８－１６４４８４号公報

特許文献１に記載の保温保冷装置において保温保冷効果を更に長期間持続させるためには、断熱容器に収容する蓄熱部材を増量する必要がある。蓄熱部材を増量するためには、容積の大きい断熱容器を用いる必要がある。このため、上記の保温保冷装置では、保温保冷性能の向上のために、全体としての大型化が必要となる。

本発明の目的は、保温保冷性能を損なうことなく、断熱容器に対する流体の出し入れが可能に構成された保温保冷装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一実施形態に係る保温保冷装置は、内容器及び外容器で構成された断熱容器と、流体の移動が可能な流路と、を具備する。
上記内容器は、一軸に沿って延びる第１筒状部と、上記第１筒状部を上記一軸に沿った第１方向から閉塞する第１底部と、上記第１筒状部及び上記第１底部にわたって一連に内包された第１真空層と、を有する。
上記外容器は、上記一軸に沿って延び、上記第１筒状部の外側に重なる重畳領域を形成する第２筒状部と、上記第２筒状部を上記第１方向とは反対の第２方向から閉塞する第２底部と、上記第２筒状部及び上記第２底部にわたって一連に内包された第２真空層と、を有する。
上記流路は、上記第１筒状部と上記第２筒状部との間において上記断熱容器の内部と外部とを接続する少なくとも１つの接続管状部を含む。

この保温保冷装置には、第１筒状部と第２筒状部とが重なる重畳領域における第１筒状部と第２筒状部との間に設けられた接続管状部を含む流路によって、断熱容器に対する流体の出し入れを可能とすることができる。特に、この保温保冷装置では、接続管状部を設ける構成においても、重畳領域を一軸方向に大きくすることにより、断熱容器における高い断熱性能を確保することができる。このように、この保温保冷装置では、保温保冷性能を損なうことなく、断熱容器に対する流体の出し入れが可能な構成を実現することができる。

上記重畳領域の上記一軸に沿った寸法が、上記第１筒状部及び上記第２筒状部が上記一軸に沿って占める寸法の７０％以上であってもよい。
上記流路は、複数の接続管状部を含んでもよい。上記保温保冷装置は、上記第１筒状部と上記第２筒状部との間における上記複数の接続管状部の周囲を封止する封止部材を更に具備してもよい。
上記保温保冷装置は、上記断熱容器の内部に配置され、上記複数の接続管状部に接続される熱交換部を更に具備してもよい。
上記流路は、上記断熱容器の内部に配置され、上記複数の接続管状部に接続される内部管状部を更に有してもよい。
上記保温保冷装置は、対象物を収容可能な保温保冷部と、上記保温保冷部の周囲に配置される蓄熱部材又は蓄冷部材と、を更に具備してもよい。

本発明によれば、保温保冷性能を損なうことなく、断熱容器に対する流体の出し入れが可能に構成された保温保冷装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る保温保冷装置の縦断面図である。上記保温保冷装置の図１のＡ－Ａ線に沿った横断面図である。上記保温保冷装置の別の形態を示す縦断面図である。上記保温保冷装置を収容する宇宙機の構成を例示する縦断面図である。上記保温保冷装置の変形例を示す縦断面図である。上記保温保冷装置の図５のＢ－Ｂ線に沿った横断面図である。上記保温保冷装置の変形例を示す横断面図である。上記保温保冷装置の変形例を示す横断面図である。図８に示す保温保冷装置の変形例を収容する宇宙機の構成を例示する縦断面図である。図８に示す保温保冷装置の変形例を収容する宇宙機の構成を例示する縦断面図である。本発明の第２の実施形態に係る保温保冷装置の縦断面図である。上記保温保冷装置の図１１のＤ－Ｄ線に沿った横断面図である。図１１に示す保温保冷装置の変形例を示す縦断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。しかし、本発明は、下記の実施形態によって限定的に解釈されるものではない。また、各図面には、相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸が示されている。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、すべての図面において共通である。

＜第１の実施形態＞
［保温保冷装置１の構成］
（概略構成）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る保温保冷装置１の縦断面図である。図２は、保温保冷装置１の図１のＡ－Ａ線に沿った横断面図である。保温保冷装置１は、断熱容器Ｔと、流路３０と、を備える。断熱容器Ｔは、Ｚ軸に平行な中心軸Ｃを中心とする中空の円柱状に形成されている。

断熱容器Ｔは、内容器１０と、外容器２０と、を有する。断熱容器Ｔの内部には、内容器１０及び外容器２０によって外部から隔てられた収容部４０が設けられている。流路３０は、液体や気体といった流体が、断熱容器Ｔの内部及び外部にわたって流動可能なように構成されている。

本実施形態に係る保温保冷装置１は、断熱容器Ｔの収容部４０の保冷を目的とした構成を有する。具体的に、詳細については後述するが、保温保冷装置１は、流路３０を介して断熱容器Ｔの収容部４０に低温の流体を送り込むことによって、断熱容器Ｔの収容部４０の保冷効果を長期間持続させることができる。

（断熱容器Ｔ）
内容器１０は、第１筒状部１１と、第１底部１２と、第１開放端部１３と、を有する。第１筒状部１１は、中心軸Ｃに沿って円筒状に延びる。第１底部１２は、Ｚ軸方向上側に突出するドーム状に形成され、第１筒状部１１をＺ軸方向上方から閉塞している。内容器１０は、Ｚ軸方向下端部の第１開放端部１３においてＺ軸方向下方に開放されている。

内容器１０には、第１真空層１４が形成されている。第１真空層１４は、第１筒状部１１及び第１底部１２にわたって一連に内包され、第１開放端部１３において封止されている。内容器１０では、第１真空層１４が大気圧よりも低い気圧に保持されているため、その厚さ方向において高い断熱性能が得られる。

外容器２０は、第２筒状部２１と、第２底部２２と、第２開放端部２３と、を有する。第２筒状部２１は、中心軸Ｃに沿って円筒状に延びる。第２底部２２は、Ｚ軸方向下側に突出するドーム状に形成され、第２筒状部２１をＺ軸方向下方から閉塞している。外容器２０は、Ｚ軸方向上端部の第２開放端部２３においてＺ軸方向上方に開放されている。

外容器２０には、第２真空層２４が形成されている。第２真空層２４は、第２筒状部２１及び第２底部２２にわたって一連に内包され、第２開放端部２３において封止されている。外容器２０では、第２真空層２４が大気圧よりも低い気圧に保持されているため、その厚さ方向において高い断熱性能が得られる。

なお、内容器１０及び外容器２０の真空層１４，２４の構成は適宜決定可能である。例えば、真空層１４，２４の厚さは、充分な断熱性能が得られ、内容器１０及び外容器２０の形状的な要求を満足する範囲内において決定可能である。また、真空層１４，２４の真空度は、充分な断熱性能が得られる範囲内において決定可能である。

また、内容器１０及び外容器２０の形状は、上記に限定されず、上記の作用を奏する範囲内において適宜変更可能である。例えば、内容器１０の第１底部１２及び外容器２０の第２底部２２の形状は、ドーム状に限定されず、例えば、ＸＹ平面に沿って延びる円板状や、Ｚ軸方向内側に窪むすり鉢状であってもよい。

内容器１０の筒状部１１の外径は、外容器２０の筒状部２１の内径より小さく形成されている。断熱容器Ｔでは、第２筒状部２１が第１筒状部１１の外側に対向するように内容器１０と外容器２０とが嵌め合わされている。これにより、内容器１０と外容器２０とによって、断熱容器Ｔの内部空間である収容部４０が形成される。

断熱容器Ｔでは、収容部４０の全周囲が、内容器１０及び外容器２０の真空層１４，２４の少なくとも一方によって外部から断熱されている。これにより、保温保冷装置１では、断熱容器Ｔにおける高い断熱性能が得られ、つまり断熱容器Ｔの収容部４０における高い保冷効果が得られる。

断熱容器Ｔには、筒状部１１，２１が径方向に間隔をあけて重なる重畳領域Ｒが形成されている。重畳領域Ｒにおける筒状部１１，２１間の領域には、後述する流路３０の第１接続管状部３１及び第２接続管状部３２と、その周囲に隙間なく充填された封止部材Ｓと、が設けられている。

断熱容器Ｔでは、重畳領域Ｒにおける内容器１０の第１真空層１４と外容器２０の第２真空層２４との間の領域が、真空断熱の作用を受けずに収容部４０と外部とを熱接続する唯一の伝熱パスとなる。この重畳領域Ｒに沿った伝熱パスは、第１筒状部１１の外壁、第２筒状部２１の内壁、及び筒状部１１，２１間の領域で構成される。

つまり、重畳領域Ｒに沿った伝熱パスは、重畳領域Ｒにおいて外容器２０の第２開放端部２３と内容器１０の第１開放端部１３との間をＺ軸方向に延び、収容部４０と外部とをＺ軸方向に接続する。このため、断熱容器Ｔでは、重畳領域Ｒに沿った伝熱パスによるＺ軸方向の熱リークが、断熱性能の低下の原因となりやすい。

この点、断熱容器Ｔでは、重畳領域ＲのＺ軸方向の寸法Ｗを大きくするほど、伝熱パスの熱抵抗が大きくなるため、熱リークが小さくなる。このため、断熱容器Ｔは、筒状部１１，２１の重なりを大きくすることにより、筒状部１１，２１における相互に重なっていない両外側の領域も含む中心軸Ｃ方向の寸法Ｌに対する重畳領域Ｒの寸法Ｗの割合が大きい構成とされる。

このような観点から、具体的に、重畳領域Ｒの寸法Ｗは、筒状部１１，２１の中心軸Ｃ方向の寸法Ｌの７０％以上であることが好ましく、８０％以上であることが更に好ましい。ただし、断熱容器Ｔでは、その用途ごとに適切な断熱性が得られればよいため、用途によっては重畳領域Ｒの寸法Ｗの割合を上記の範囲を下回るように設定することもできる。

また、断熱容器Ｔでは、筒状部１１，２１の径方向の間隔が同じであれば、中心軸Ｃと直交する径方向の寸法Ｄが大きいほど、重畳領域Ｒに沿った伝熱パスにおける中心軸Ｃと直交する断面の面積が大きくなるため、熱抵抗が小さくなる。したがって、断熱容器Ｔでは、用途上必要な収容部４０の容量を確保可能な範囲内において、径方向の寸法Ｄが小さい設計とすることが好ましい。

また、重畳領域Ｒにおける筒状部１１，２１間に充填される封止部材Ｓは、例えば、各種ゴムや各種樹脂などの熱伝導性の低い材料で形成することが好ましい。これにより、保温保冷装置１の重畳領域Ｒに沿った伝熱パスでは、対流及び通気による熱伝達に加え、封止部材Ｓにおける熱伝導による熱リークを抑制することができる。

このような構成により、断熱容器Ｔでは、収容部４０における外部との熱リークを効果的に抑制することができる。したがって、断熱容器Ｔでは、上記のような構成によって、重厚な断熱材や電力を用いることなく、軽量でコンパクトな構成で高い断熱性能を実現可能である。

（流路３０）
流路３０は、第１接続管状部３１と、第２接続管状部３２と、を含む。接続管状部３１，３２は、筒状部１１，２１が重なる重畳領域Ｒにおいて封止部材Ｓ内をＺ軸方向に沿って延び、断熱容器Ｔの収容部４０を外部と接続している。また、保温保冷装置１は、断熱容器Ｔの収容部４０内のＺ軸方向下側に設けられ、接続管状部３１，３２に接続された中空の熱交換部Ｖを有する。

第１接続管状部３１は、外容器２０の第２開放端部２３からＺ軸方向上方に突出し、Ｚ軸方向上端部に流入口Ｅ_ＩＮを有する。保温保冷装置１では、流入口Ｅ_ＩＮから低温の流体を導入することによって、第１接続管状部３１を介して低温の流体を断熱容器Ｔの収容部４０内に配置された熱交換部Ｖ内に流入させることができる。

第２接続管状部３２は、外容器２０の第２開放端部２３からＺ軸方向上方に突出し、Ｚ軸方向上端部に流出口Ｅ_ＯＵＴを有する。保温保冷装置１では、熱交換部Ｖ内の低温の流体を、第２接続管状部３２を介して流出口Ｅ_ＯＵＴから断熱容器Ｔの外部に流出させることができる。

第１接続管状部３１の流入口Ｅ_ＩＮ及び第２接続管状部３２の流出口Ｅ_ＯＵＴには、図１に示すように継手部Ｊが設けられていることが好ましい。これにより、第１接続管状部３１の流入口Ｅ_ＩＮに低温の流体を供給するための配管を接続し、第２接続管状部３２の流出口Ｅ_ＯＵＴに低温の流体を排出するための配管を接続することができる。

本実施形態に係る保温保冷装置１では、第１接続管状部３１の流入口Ｅ_ＩＮに導入する流体として、ガスを圧縮して液化させた液化ガスを用いる。液化ガスとしては、例えば、ボンベに封入された汎用品を利用可能である。液化ガスは、大気圧に近くなると気化が起こり、その際の気化熱によって周囲構造から熱を奪い温度を低下させることができる。その際、周囲環境が大気圧近くであれば、発生する蒸気は常温以下の冷却ガスとなる。

保温保冷装置１は、流入口Ｅ_ＩＮに導入された液化ガスが液体のまま第１接続管状部３１を通過し、大気圧に近い熱交換部Ｖ内に進入する。これにより、第１接続管状部３１を通過して熱交換部Ｖ内に進入した液化ガスは、熱交換部Ｖ内において圧力が開放されて気化することにより、冷却ガスとなる。

熱交換部Ｖ内において生成された冷却ガスは、熱交換部Ｖを内側から冷熱を供給することで、断熱容器Ｔの収容部４０における熱交換部Ｖの外側の空間を冷却する。そして、熱交換部Ｖ内の冷却ガスは、液化ガスの気化による熱交換部Ｖ内の圧力上昇、及び第１接続管状部３１から熱交換部Ｖ内への液化ガスの更なる供給に伴って第２接続管状部３２を介して流出口Ｅ_ＯＵＴから排出される。

上記のとおり、保温保冷装置１で用いる流体は、第１接続管状部３１では液体（液化ガス）であり、熱交換部Ｖ及び第２接続管状部３２では気体（冷却ガス）となる。したがって、第２接続管状部３２では、第１接続管状部３１よりも流体の体積流量が多くなり、圧力損失が増大する。

このため、保温保冷装置１では、第２接続管状部３２において第１接続管状部３１よりも流体の流動方向と直交する流路断面の面積が大きいことが好ましい。したがって、保温保冷装置１では、冷却ガスをスムーズに排出するために、第２接続管状部３２の本数が第１接続管状部３１よりも多いことが好ましい。例えば、保温保冷装置１には、図２に示すように、１本の第１接続管状部３１に対して、３本の第２接続管状部３２ａ，３２ｂ，３２ｃを設けることができる。

このように、保温保冷装置１では、断熱容器Ｔを開放することなく、断熱容器Ｔの収容部４０に対して熱交換部Ｖにおいて冷却ガスを作用させることができる。このため、保温保冷装置１では、第１接続管状部３１の流入口Ｅ_ＩＮからの液化ガスの導入によって、断熱容器Ｔの収容部４０の保冷効果の持続期間を容易に延長することができる。

また、保温保冷装置１では、重畳領域Ｒの寸法Ｗが大きく、つまり接続管状部３１，３２がＺ軸方向に長いため、接続管状部３１，３２のＺ軸方向に沿った熱抵抗が大きくなる。このため、保温保冷装置１では、断熱容器Ｔの収容部４０と外部との間における接続管状部３１，３２を介した熱リークが生じにくくなる。

なお、保温保冷装置１における熱交換部Ｖへの流体の供給は、継続的に行うことができる他、例えば、収容部４０の温度上昇を検知したときなどのみに行うこともできる。また、保温保冷装置１は、熱交換部Ｖへの低温の流体の供給を行うときのみに、第１接続管状部３１がボンベなどの流体の供給源に接続される構成であってもよい。

また、熱交換部Ｖは、上記のような液化ガスを蒸発させる蒸発器として構成されていなくてもよい。つまり、熱交換部Ｖは、外部から第１接続管状部３１を介して供給された流体の熱を断熱容器Ｔの収容部４０に作用させることが可能な構成であれば、上記とは異なる構成であってもよい。

（蓄冷部材５０）
本実施形態に係る保温保冷装置１では、冷熱を蓄える機能を有する蓄冷部材５０を利用することによって、断熱容器Ｔの収容部４０の温度を一定に維持することによる保冷効果を長期間持続可能となる。図３は、本実施形態に係る保温保冷装置１における蓄冷部材５０を用いた形態を示す縦断面図である。

図３に示す保温保冷装置１では、断熱容器Ｔの収容部４０の中央部に保温保冷部６０が設けられている。保温保冷部６０は、例えば、保冷の対象物を収容可能なケース部材として構成される。保温保冷部６０の形状は、任意に決定可能であり、例えば、直方体状、円柱状、及び球状などとすることができる。

蓄冷部材５０は、保温保冷部６０を一定温度に維持するための保冷材として構成される。蓄冷部材５０としては、例えば、固液相転移を利用した潜熱蓄冷部材を利用可能である。このような蓄冷部材５０は、低温の融点を有する潜熱蓄熱材料を所定の形状のケース内に充填することによって構成することができる。

蓄冷部材５０に用いる潜熱蓄熱材料としては、保温保冷部６０の保持温度に応じた融点のものを選択することができる。なお、蓄冷部材５０に用いる蓄熱材料は、冷熱を蓄える性質を有する材料であればよく、潜熱蓄熱材料以外にも、例えば、顕熱蓄熱材料や化学蓄熱材料などであってもよい。

蓄冷部材５０は、収容部４０内の保温保冷部６０の周囲に配置されている。保温保冷部６０は、収容部４０の中心位置よりも内容器１０の第１底部１２に寄せて配置することが好ましい。これにより、保温保冷部６０は、重畳領域Ｒに沿った伝熱パスと接続する内容器１０の第１開放端部１３から遠くなるため、外部からの影響を受けにくくなる。

保温保冷装置１では、第１接続管状部３１の流入口Ｅ_ＩＮからの液化ガスの導入によって、蓄冷部材５０を冷却することができる。つまり、保温保冷装置１では、熱交換部Ｖを介して蓄冷部材５０に冷熱を補給することができる。これにより、保温保冷装置１では、蓄熱材料の融解速度の低減又は再凍結によって蓄冷部材５０における蓄熱期間を延長することができる。

このため、保温保冷装置１では、少量の蓄冷部材５０によって、断熱容器Ｔの収容部４０の保冷効果を更に長期間持続させることができる。したがって、保温保冷装置１では、断熱容器Ｔの収容部４０における蓄冷部材５０を配置するスペースを節約できるため、更に軽量でコンパクトな構成で高い保冷性能を実現可能である。

［保温保冷装置１の用途］
本実施形態に係る保温保冷装置１は、保冷効果が長期間持続するため、冷蔵保管が必要な冷蔵物を長距離輸送する輸送装置などの用途に好適に利用可能である。保温保冷装置１を用いた輸送装置の一例として、宇宙空間にある冷蔵物を輸送して地球上で回収するための宇宙機１００について説明する。

図４は、宇宙機１００の概略構成を示す縦断面図である。宇宙機１００は、大気圏再突入の際に加わる熱から内部空間を保護する熱防護材１１０で覆われている。宇宙機１００の内部空間には、保温保冷装置１が積載される積載部１２０と、液体ガスが充填されたボンベ１３０と、が設けられている。

ボンベ１３０は、積載部１２０に接続され、保温保冷装置１の第１接続管状部３１の流入口Ｅ_ＩＮに液化ガスを供給可能に構成されている。また、宇宙機１００は、保温保冷装置１の流路３０を通過した冷却ガスが、第２接続管状部３２の流出口Ｅ_ＯＵＴから熱防護材１１０の外部に排出可能なように構成されている。

宇宙機１００によって宇宙空間から回収可能な冷蔵物としては、例えば、国際宇宙ステーション（ＩＳＳ：International Space Station）で冷蔵保存されている実験サンプルなどが挙げられる。このような実験サンプルとしては、例えば、宇宙空間の無重力下で合成された高品質タンパク質結晶などが挙げられる。

［保温保冷装置１の変形例］
保温保冷装置１の構成は、上記の構成に限定されない。例えば、保温保冷装置１では、断熱容器Ｔの収容部４０内に熱交換部Ｖが設けられていなくてもよい。この場合、保温保冷装置１では、例えば、流路３０に断熱容器Ｔの収容部４０内を通る内部管状部３３を設けることにより、内部管状部３３を介して収容部４０を冷却することができる。

内部管状部３３は、一例として、図５，６に示すように、内容器１０の内周面の全体にわたって中心軸Ｃを中心としてコイル状に巻き回された配置とすることができる。これにより、断熱容器Ｔでは、内部管状部３３を通過する低温の流体によって、収容部４０における中心軸Ｃに沿った全範囲にわたって冷却可能となる。

更に、保温保冷装置１では、熱交換部Ｖ及び内部管状部３３を組み合わせた構成とすることで、保温保冷効果の更なる向上を図ることができる。つまり、保温保冷装置１では、例えば、図１，２に示す熱交換部Ｖ内の流体が、図５，６に示す内部管状部３３を通過した後に第２接続管状部３２から排出されるように構成されていてもよい。

また、保温保冷装置１では、重畳領域Ｒにおける冷却ガスを排出するための第２接続管状部３２の流路長を長くすることにより、排出する冷却ガスの冷熱によって内容器１０及び外容器２０を冷却することができる。これにより、保温保冷装置１では、排出する冷却ガスに残存する冷熱を有効に利用することができる。

この構成は、例えば、第２接続管状部３２を、重畳領域Ｒにおいて、Ｚ軸方向に直線的に設けるのではなく、例えば、周方向の両側に蛇行させたり、コイル状に巻き回したりすることなどにより実現可能である。これにより、保温保冷装置１では、保温保冷効果を更に長く持続させることができる。

更に、保温保冷装置１では、例えば、流路３０が第２接続管状部３２を含まなくてもよい。この場合、図７に示すように、封止部材Ｓに周方向に間隔をあけて形成されたＺ軸方向に沿って延びる隙間である隙間部３４（３４ａ，３４ｂ，３４ｃ）を流路３０の一部として設けることができる。

図７に示す保温保冷装置１では、熱交換部Ｖや内部管状部３３内の冷却ガスを、隙間部３４を介して排出することができる。更に、保温保冷装置１では、封止部材Ｓを設けずに、筒状部１１，２１間における第１接続管状部３１以外の領域全体を、流路３０における冷却ガスを排出するための隙間部３４としてもよい。

加えて、保温保冷装置１は、熱交換部Ｖや内部管状部３３を含まなくてもよい。この場合、保温保冷装置１では、冷却ガスが、断熱容器Ｔの収容部４０内に拡散することにより、収容部４０を直接冷却することができる。断熱容器Ｔの収容部４０内に拡散した冷却ガスは、上記と同様に第２接続管状部３２などから排出可能である。

また、保温保冷装置１では、第１接続管状部３１の流入口Ｅ_ＩＮに導入する流体が、冷却ガスに相転移しない低温の液体又は気体であってもよい。つまり、第１接続管状部３１の流入口Ｅ_ＩＮに導入する流体と第２接続管状部３２の流出口Ｅ_ＯＵＴから排出される流体とが、いずれも液体であってもよく、又は、いずれも気体であってもよい。この場合、第１接続管状部３１の流入口Ｅ_ＩＮに導入される流体と第２接続管状部３２の流出口Ｅ_ＯＵＴから排出される流体とで実質的に体積の変化が無いため、図８に示すように、第２接続管状部３２を第１接続管状部３１と同様の構成とすることができる。

図９は、図８に示す保温保冷装置１を用いた宇宙機１００の縦断面図である。この宇宙機１００には、熱防護材１１０の外側に設けられたラジエータ１４０が設けられている。この宇宙機１００では、ラジエータ１４０と保温保冷装置１の流路３０とを通る循環路に液体を循環させることができる。

図９に示す宇宙機１００では、ラジエータ１４０によって深宇宙に輻射放熱されて冷却された液体を、保温保冷装置１の第１接続管状部３１の流入口Ｅ_ＩＮに導入することができる。これにより、この宇宙機１００では、常時、保温保冷装置１の流路３０に低温の液体を供給することができる。

また、図１０に示すように、宇宙機１００では、熱交換部１５０が設けられ、保温保冷装置１の流路３０と熱交換部１５０の間、及びラジエータ１４０と熱交換部１５０との間にそれぞれ液体の循環路が設けられていてもよい。この宇宙機１００でも、常時、保温保冷装置１の流路３０に低温の液体を供給することができる。

更に、保温保冷装置１では、断熱容器Ｔの収容部４０を、低温のみならず、任意の温度で保持することができる。例えば、保温保冷装置１では、断熱容器Ｔの収容部４０を高温で保持する場合に、第１接続管状部３１の流入口Ｅ_ＩＮに高温の流体を導入することで、保温効果を長期間持続させることができる。

また、保温保冷装置１では、断熱容器Ｔの収容部４０の保持温度に応じて、蓄冷部材５０に代えて、温熱を蓄える機能を有する蓄熱部材を用いることができる。例えば、保温保冷装置１では、断熱容器Ｔの収容部４０を高温で保持する場合に、高温の融点を有する潜熱蓄熱材料が充填された蓄熱部材を用いることで、断熱容器Ｔの収容部４０の温度を一定に維持することによる保温効果を長時間持続可能となる。

このため、保温保冷装置１を用いることによって、任意の温度に温度制御しながら長期間にわたって小型貨物を輸送可能な輸送装置を実現可能である。例えば、保温保冷装置１は、医療・生命科学研究用検体（ワクチン、移植用骨髄液、微生物（菌、ウィルス等）など）を長距離輸送する輸送装置に利用することができる。

＜第２の実施形態＞
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る保温保冷装置２の縦断面図である。図１２は、保温保冷装置２の図１１のＣ－Ｃ線に沿った横断面図である。本実施形態では、保温保冷装置２の構成について、第１の実施形態に係る保温保冷装置１と同様の構成には同様の符号を付し、適宜その説明を省略する。

保温保冷装置２は、第１の実施形態とは異なり、断熱容器Ｔの収容部４０内に熱交換部Ｖや内部管状部３３を含まない。保温保冷装置２では、断熱容器Ｔの収容部４０内に流体Ｆが充填され、第１接続管状部３１の流入口Ｅ_ＩＮから収容部４０内に流体Ｆが導入されると、その分だけ収容部４０内の流体Ｆが第２接続管状部３２の流出口Ｅ_ＯＵＴから流出する。

保温保冷装置２では、断熱容器Ｔにおける断熱効果によって、収容部４０内の流体Ｆが持つ熱量の変化を抑制することができる。つまり、保温保冷装置２では、断熱容器Ｔの収容部４０内で熱量が保存された流体Ｆ自体、及び断熱容器Ｔの収容部４０内で保存された流体Ｆの持つ熱量を、任意のタイミングで利用することができる。

保温保冷装置２は、例えば、自動車において定常運転時の排熱を利用して生成した高温の液体を保温するために利用可能である。保温保冷装置２から供給される高温の液体は、例えば、自動車の始動時に、エンジンの温度を上昇させるために用いることができる。これにより、自動車の始動時におけるＮＯ_Ｘの生成を抑制することができる。

また、保温保冷装置２から供給される高温の液体は、電気自動車の始動時に、バッテリーの温度を上昇させるために用いることで、バッテリーの性能低下を抑制することができる。加えて、保温保冷装置２から供給される高温の液体は、フロントガラスの凍結を解消させるために用いることもできる。

更に、保温保冷装置２は、例えば、湯沸かしポットや自然冷媒ヒートポンプ式電気給湯機などの熱水や温水を供給する装置の貯蔵用タンクとして利用可能である。これにより、熱水や温水の温度を保持するための消費電力を節減可能であるとともに、始動後すぐに熱水や温水を供給可能となる。

同様に、保温保冷装置２は、例えば、冷水を供給するウォーターサーバーや、冷たい飲料を供給する飲料サーバーなどの貯蔵用タンクとしても利用可能である。これにより、冷水や冷たい飲料を低温で保持するための消費電力を節減可能であるとともに、始動後すぐに冷水や冷たい飲料を供給可能となる。

なお、保温保冷装置２は、必要に応じて上記以外の構成を有してもよい。例えば、保温保冷装置２には、断熱容器Ｔ内に流体Ｆに温熱を供給するためのヒータが設けられていてもよい。この構成では、例えば、重畳領域Ｒに設けられた配線を介して断熱容器Ｔ内のヒータに対して外部から電力を供給することができる。

また、保温保冷装置２では、蓄熱効果又は蓄冷効果を高めるために、収容部４０内に、潜熱蓄熱材が充填した蓄熱部材を設けてもよい。収容部４０内に複数の蓄熱部材を設ける場合には、流体Ｆと蓄熱部材との伝熱効率を高めるために、蓄熱部材間に流体Ｆが流通可能な隙間を形成することが好ましい。一例として、図１３に示すように、保温保冷装置２では、流体Ｆとともに流動可能な複数のカプセル状の蓄熱部材５０ａを収容部４０内に分散させることができる。この場合、カプセル状の蓄熱部材５０ａが第２接続管状部３２の流出口Ｅ_ＯＵＴから排出されること、あるいは流出口Ｅ_ＯＵＴを閉塞させることを防止するための仕切りとして、金網などのメッシュ部材Ｍを設けることが好ましい。更に、この場合、収容部４０全体に流体Ｆをより効率良く循環させることが可能なように、第１接続管状部３１を収容部４０内において内容器１０の第１底部１２に隣接する位置（例えば、重畳領域Ｒを超える位置）まで延長することが好ましい。

＜その他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態では断熱容器Ｔが円柱状であるが、これに限定されない。具体的に、断熱容器Ｔは、例えば、直方体状や多角柱や楕円柱状などであってもよい。

１…保温保冷装置
１０…内容器
１１…第１筒状部
１２…第１底部
１３…第１開放端部
１４…第１真空層
２０…外容器
２１…第２筒状部
２２…第２底部
２３…第２開放端部
２４…第２真空層
３０…流路
３１…第１接続管状部
３２…第２接続管状部
４０…収容部
５０…蓄冷部材
６０…保温保冷部
Ｔ…断熱容器
Ｒ…重畳領域
Ｓ…封止部材
Ｖ…熱交換部

Claims

内容器及び外容器で構成された断熱容器と、流体の流動が可能な流路と、を具備し、
前記内容器は、一軸に沿って延びる第１筒状部と、前記第１筒状部を前記一軸に沿った第１方向から閉塞する第１底部と、前記第１筒状部及び前記第１底部にわたって一連に内包された第１真空層と、を有し、
前記外容器は、前記一軸に沿って延び、前記第１筒状部の外側に重なる重畳領域を形成する第２筒状部と、前記第２筒状部を前記第１方向とは反対の第２方向から閉塞する第２底部と、前記第２筒状部及び前記第２底部にわたって一連に内包された第２真空層と、を有し、
前記流路は、前記第１筒状部と前記第２筒状部との間において前記断熱容器の内部と外部とを接続する少なくとも１つの接続管状部を含む
保温保冷装置。
請求項１に記載の保温保冷装置であって、
前記重畳領域の前記一軸に沿った寸法が、前記第１筒状部及び前記第２筒状部が前記一軸に沿って占める寸法の７０％以上である
保温保冷装置。
請求項１又は２に記載の保温保冷装置であって、
前記流路は、複数の接続管状部を含み、
前記第１筒状部と前記第２筒状部との間における前記複数の接続管状部の周囲を封止する封止部材を更に具備する
保温保冷装置。
請求項３に記載の保温保冷装置であって、
前記断熱容器の内部に配置され、前記複数の接続管状部に接続される熱交換部を更に具備する
保温保冷装置。
請求項３に記載の保温保冷装置であって、
前記流路は、前記断熱容器の内部に配置され、前記複数の接続管状部に接続される内部管状部を更に有する
保温保冷装置。
請求項１から５のいずれか１項に記載の保温保冷装置であって、
対象物を収容可能な保温保冷部と、前記保温保冷部の周囲に配置される蓄熱部材又は蓄冷部材と、を更に具備する
保温保冷装置。