JPH11294920A

JPH11294920A - 絶縁容器の内部にある量の極低温液体を充填するシステム及びその充填方法

Info

Publication number: JPH11294920A
Application number: JP11062945A
Authority: JP
Inventors: Timothy A Neeser; ティモシー・エイ・ニーサー; Jon Robert Turner; ジョン・ロバート・ターナー
Original assignee: MVE Inc
Current assignee: Chart Inc
Priority date: 1998-03-11
Filing date: 1999-03-10
Publication date: 1999-10-29
Also published as: CA2264480A1; US5950437A; EP0941932A1

Abstract

(57)【要約】【課題】絶縁した容器内の調理食品のような相変化材
料を所定の温度まで急速に冷凍することのできるシステ
ムを提供すること。【解決手段】頂部が開き且つ相変化材料を保持する絶
縁容器１０がコンベア１４に沿って走行する。この容器
１０は、最初に、赤外線センサの下方にて停止し、この
赤外線センサにて、その最初の内部温度が決定される。
マイクロプロセッサ装置は、その温度データを使用し
て、その相変化材料が所定の温度まで冷凍されるように
すのため容器１０に加えるべき極低温液体の量を決定す
る。極低温液体の分配装置２２は、容器１０にマイクロ
プロセッサによって決定された量の極低温液体を充填す
る。この極低温液体の分配装置２２は、バルク貯蔵タン
ク４０から受け取った極低温流体を減圧する相分離器３
６を備えている。容器１０が充填されたならば、その容
器１０には、例えば、食品、血液又は化学物質のような
腐敗し易い物質を装填することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁容器に極低温
液体を充填するシステム及びその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現代の職場での仕事のため、人々は、夕
方、食事の用意をするための時間がほとんどないことが
しばしばである。仕事から帰宅したとき、夕食の用意を
するため台所で時間又は労力を使いたくないと思うこと
がしばしばである。

【０００３】これらの問題に対する多数の可能な解決策
が提供されている。例えば、ファーストフードレストラ
ン及びキャリーアウト・レストランは非常に繁盛してい
る。仕事から帰宅する途中、自分の夕食を買って帰るこ
とができる。しかしながら、この解決策は、メニューの
選択が限られており、その食品は多くの人の口に合わな
いという不利益な点がある。更に、料理は、人が家に着
く迄に冷たくなってしまうことがしばしばである。冷凍
した料理又は「Ｔ．Ｖディナー」は、古くからあるが、
この場合にも、多くの人は、数週間又は数ヶ月前に調理
されることがしばしばである、そのパック料理の味につ
いても改善が必要であると感じている。更に、十分な量
の冷凍料理を保存しておくためには、過剰な冷凍スペー
スが必要となる。急速に用意できる良質な料理を提供す
るための別の解決策が要望されている。

【０００４】この要求に応えるため、料理の配達サービ
スが多数、開発されている。これらのサービスは、顧客
が家に居ると否とに関係なく、レストランの質の料理を
冷凍して顧客の家に配達するものである。従って、こう
したサービスは、顧客に対して高度の便利さをもたらす
ものである。このサービスは、広範囲に亙る料理の選択
が可能なメニューを提供する。

【０００５】冷凍料理は、牛乳配達人が牛乳を配達する
のと全く同一の方法にて容器に入れて顧客の玄関の前に
置く。この容器は、食品を冷凍状態に保つため冷凍源を
含んでおり且つ絶縁されている。顧客は、家に帰ったと
き、容器から冷凍食品を取りだし、その食品をオーブン
で加熱して、急速に用意したが、しかし新鮮な味の美味
しい料理を食することができる。空の容器は、翌日の配
達サービスによる中身の入った容器と交換のため顧客の
玄関先に置いておく。

【０００６】配達した食品を冷凍状態に保つため、その
サービスが使用する容器は、絶縁しなければならず、こ
のため、内部の冷凍源を含んでいる。現在、使用されて
いる容器は、発泡絶縁体の構造を特徴としており、相変
化材料にて充填されたゲルパックを含んでいる。更に、
真空絶縁され且つ最小数のゲルパックを使用する高性能
の容器が最近、開発されている。かかる容器は、同時出
願係属中で且つ共有譲渡された米国特許出願第０８／８
８６，６６９号の主題である。典型的に、そのゲルパッ
ク内の相変化材料は、水の凍結温度以下の温度まで冷却
することのできる、包装した冷凍ゲルである。従って、
容器に配置された冷凍ゲルパックが容器内に入れた食品
を冷凍する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来、配達サービスに
より使用される絶縁容器は、相変化材料を冷凍し且つ容
器を所望の温度まで冷却するため、ゲルパック及び／又
は容器自体をウォーク・イン冷凍機内に入れることによ
り使用の準備を行う。かかる配置の１つの不利益な点
は、ゲルパックの冷却に時間が長くかかることである。
更に、十分な数の容器を用意するためには、広い冷凍機
スペースが必要となる。かかる工程に必要とされる冷凍
機は、購入し且つ使用するのに高価である。また、容器
を用意する作業者も、相当な時間、冷凍機内に居なけれ
ばならず、このため、約−２８°Ｃ（−１８゜Ｆ）の温
度下に長時間、置かれることになる。その結果、作業者
のつらさ、疲労、及び病気の虞れが増すことになる。

【０００８】従って、本発明の１つの目的は、絶縁した
容器内の相変化材料を所定の温度まで急速に冷凍するこ
とのできるシステムを提供することである。本発明の別
の目的は、より大型の冷凍機を使用せずに、絶縁容器内
の相変化材料を所定の温度まで冷凍することのできるシ
ステムを提供することである。

【０００９】本発明の別の目的は、絶縁容器内の相変化
材料を最小の労力にて所定の温度まで冷凍することので
きるシステムを提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、その内部の相
変化材料が所定の温度まで急速に冷凍されるように、絶
縁容器に極低温液体を充填するシステムに関するもので
ある。用意すべき容器は、最初に、その頂部が開いた状
態にてコンベアに載せる。この容器は、容器内の最初の
温度を決定する赤外線センサの下側を通る。この赤外線
センサからの温度データは検索表を採用するマイクロプ
ロセッサ利用の制御装置に伝送される。この検索表は、
容器の最初の内部温度について、その内部の相変化材料
を所定の温度まで冷凍するために容器に加えなければな
らない極低温液体の量をリストしている。従って、制御
装置が赤外線センサから温度データを受け取ったなら
ば、容器に加えるべき極低温液体の量が決定される。こ
れと代替的に、その量は、標準的な公式を使用して計算
してもよい。

【００１１】容器は赤外線センサを去った後、極低温液
体の分配装置の下方に配置される迄、コンベアに沿って
走行する。この極低温液体の分配装置は、貫通して通る
極低温液体の流量を調節する弁を特徴としている。この
弁は、制御装置と連通したソレノイドによって操作され
る。この制御装置は、適正な量の極低温液体を容器内に
分配するのに必要な時間、ソレノイドをして弁を開いて
おく。

【００１２】極低温液体の分配装置は、相変化材料から
その極低温液体の供給分を受け取る一方、その相変化材
料には、バルク貯蔵タンクからの極低温流体が供給され
る。相分離器がバルクタンクから受け取った極低温流体
を減圧し、その流体から発生された気体を排出し、この
ため、残った液体を使用して、容器を充填することがで
きる。

【００１３】容器が極低温液体にて充填されたならば、
その内部に、食品、血液又は化学物質のような腐敗し易
い物質を充填し、その容器の蓋を閉じる。次に、その容
器は顧客に輸送することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の性質及び範囲をより完全
に理解するため、特許請求の範囲及び添付図面と共に、
実施例に関する以下の詳細な説明を参照する必要があ
る。

【００１５】図１を参照すると、本発明のシステムの１
つの実施の形態の概略図が示されている。このシステム
は、極低温液体、即ち沸点が−１０１°Ｃ（−１５０゜
Ｆ）以下の液体を絶縁容器に充填し、このため、相変化
材料（ゲルパックのような）が所望の温度にまで冷凍さ
れる。容器に充填した後、その容器は、例えば、食品、
血液、化学物質のような種々の腐敗し易い物、又はその
他の種々の物質を輸送し且つ貯蔵するために使用するこ
とができる。

【００１６】本発明のシステムは、相変化材料を保持す
る実質的に任意の型式の絶縁容器を充填するために使用
することができる。しかしながら、最適な効果を得るた
めには、容器に注入した液体により容易にアクセス可能
であるように配置された相変化材料を特徴とする真空絶
縁容器を充填するために、このシステムを利用すること
が好ましい。かかる容器は、その内容を参考として引用
し、本明細書に含めた、１９７７年７月１日付けで出願
された同時出願係属中で且つ共有譲渡した米国特許出願
第０８／８８６，６６９号の主題である。

【００１７】図１において、容器１０は、丁度、システ
ムに入るところであり、このため、未だ極低温液体にて
充填されていない。これに反して、容器１２は、その過
程を完了し、このため、極低温液体が充填されており、
このため、そのゲルパック、又はその他の型式の相変化
材料は、所望の温度まで冷凍される。図１に示すよう
に、容器１０は、最初に、その頂部が開いた上向きの状
態にてコンベア１４の上に載せる。コンベア１４は、シ
ステムを通じて容器を搬送し、自動型とし又は容器を押
す作業者が操作可能なものの何れかとすることができ
る。

【００１８】容器１０は、赤外線温度センサ１６（以下
に、「ＩＲセンサと称する」）の下方に配置される迄、
コンベア１４に沿って前進する。かかるＩＲセンサは、
例えば、マサチューセッツ州、ウォータタウンのエクサ
ゼン・インコーポレッテッド（Ｅｘｅｒｇｅｎ，Ｉｎ
ｃ．）から入手可能な形態のものである。容器が所定位
置になったならば、ＩＲセンサ１６が作動されて、その
容器の内部の最初の温度が決定される。この温度データ
は、制御装置２０に伝送される。

【００１９】制御装置２０は、マイクロプロセッサと、
検索表がプログラム化された関係する記憶装置とを備え
ることが好ましい。この検索表は、容器の最初の内部温
度について、その内部の相変化材料を所定の温度まで冷
凍させるために容器に供給する必要のある極低温液体の
量をリストしている。液体窒素が極低温液体である場合
のかかる検索表の一例は、次の通りである。

【００２０】３ポンドの相変化材料の入った容器を大気
温度＝２１．１°Ｃ（７０゜Ｆ）のとき、−４５．５°
Ｃ（−５０゜Ｆ）まで冷却するための液体窒素の必要条
件

【００２１】

【表１】

【００２２】従って、制御装置２０がＩＲセンサ１６か
ら温度データを受け取ったとき、制御装置は、システム
によって容器に加えられるべき極低温液体の量を決定す
ることができる。

【００２３】一例において上記の表を使用すれば、容器
が最初に、内部温度が−６．７°Ｃ（２０゜Ｆ）で、３
ポンド（ｌｂｓ）即ち１．３６ｋｇの相変化材料を保持
するならば、その相変化材料を−４５．６°Ｃ（−５０
゜Ｆ）の温度に冷凍するためには、３．４リットルの液
体窒素を容器に加えることが必要となろう。極低温液体
として液体窒素を使用すること、及び上記の表の値は単
に一例にしか過ぎず、いかなる意味においても本発明の
範囲を限定することを意図するものではないことを認識
すべきである。

【００２４】検索表を使用することの１つの代替例とし
て、制御盤２０のマイクロプロセッサは、次のような等
式を使用することにより、容器における最初の所定の内
部温度を得るために必要とされる極低温液体の量を計算
することができる。

【００２５】

【数１】

【００２６】ＬＮ₂＝３ｌｂｓの相変化材料の入った容
器を−４５．６°Ｃ（−５０゜Ｆ）に冷却するのに必要
とされる液体窒素の量（相変化材料は完全に溶解してい
ると想定する）。

【００２７】この等式は、単に一例としてのみ掲げたも
のであり、いかなる意味においても、本発明の範囲を限
定することを意図するものではない。このシステムによ
り充填された容器は、広範囲に亙る内部温度を呈するこ
とができるため、容器の最初の温度を決定することが必
要となる。例えば、料理の配達サービスを提供するため
に容器が使用される状況において、顧客は、その冷凍料
理が配達されたときに、家に帰ることができる。かかる
状況下にて、顧客は、通常、直ぐ料理を取り出して、そ
の容器を直ちに配達員に返す。その結果、容器は、容器
が配達に出るときの温度よりも僅かだけ暖まった温度に
て製造施設に戻ることになる。

【００２８】かかる容器が著しくより暖まった内部温度
の容器の場合と同一量の極低温液体を使用して用意され
るならば、加えられた多量の極低温液体は不要となっ
て、従って捨てられることになる。更に、不要な余分の
極低温液体を加えるためには、更なる時間が必要とな
り、このため、資源の有効利用が損なわれることにな
る。最終的に、余分な極低温液体を容器に加えること
は、その容器内の温度が安全な操作レベル以下に降下す
る結果、作業員又は操作者にとって危険となる虞れがあ
る。その結果、容器の最初の内部温度を決定することに
より、システムは、材料及び時間を節約することがで
き、また、作業員及び顧客の双方の安全性を高めること
ができる。

【００２９】最適な効果を得るために、容器に充填する
ときその日の予想される大気温度を考慮することができ
る。例えば、極めて寒い日であると予想されるならば、
容器への吸熱量は、より暖かい日のものよりも少ないで
あろうから、その相変化材料の一部分だけを冷凍すれば
よいことになる。この方法は、極低温液体の全体的な消
費量を少なくする一方、大気温度が予想されるレベル以
上に上昇した場合のため、容器に充填する安全率を保つ
必要がある。

【００３０】ＩＲセンサ１６がその測定値を得たなら
ば、容器は、全体として参照番号２２で示した極低温液
体の分配装置の下方に配置される迄、コンベア１４に沿
って走行する。かかる位置にある容器は図２に参照番号
２４で示してある。図２に図示するように、極低温液体
の分配装置２２は、ソレノイド２８によって作動される
弁２６を特徴としている。図１に示すように、ソレノイ
ド２８は、制御装置２０と連通している。上述したよう
に、制御装置２０は、必要な量の極低温液体の量を決定
し、ソレノイド２８を制御する一方、該ソレノイド２８
は、適正な量の極低温液体が容器２４内に供給されるよ
うに、弁２６を操作する。より具体的には、制御装置２
０は、ある時間、弁２６を開いて、極低温液体３２が容
器２４内に流れるのを許容し得るようにソレノイド２８
に対して信号を送る。この時間は、適正な量の極低温液
体を容器２４内に供給し得るように弁２６が開いていな
ければならない時間に対応する。制御装置２０がこの時
間が経過したことを決定したならば、この制御装置２０
は、ソレノイド２８に信号を送る一方、このソレノイド
２８は、容器２４への極低温液体の流れが停止するよう
に弁２６を閉じる。

【００３１】極低温液体の分配装置２２には、相分離器
３６の形態とすることが好ましい貯蔵容器からパイプ管
３４を通じて極低温液体が供給される。図１に図示する
ように、相分離器３６は、バルクタンク４０内に貯蔵さ
れた極低温流体のバルク供給分３８からその極低温液体
の供給分を受け取る。図１及び図２に示すように、バル
クタンク４０から相分離器３６への極低温流体の供給
は、弁４２によって調整される。弁４２は、図１に図示
するように、制御装置２０と連通したソレノイド４４に
よって操作される。

【００３２】液体レベルセンサ４６が相分離器３６内に
配置されている。図１に示すように、液体レベルセンサ
４６は、制御装置２０とも連通している。液体レベルセ
ンサ４６は、相分離器３６内の極低温液体のレベルを監
視し、相分離器３６が満杯状態の半分以下であるとき、
制御装置２０に信号を送る。この状態となったとき、制
御装置２０は、ソレノイド４４に信号を送り、これによ
り、弁４２が開いて、極低温流体がバルクタンク４０か
ら満杯になる迄、相分離器３６に流れるようにする。こ
の時点にて、制御装置２０は、弁４２を閉じて、相分離
器３６内への極低温流体の流れを停止させる。

【００３３】図１及び図２に図示するように、相分離器
３６は、また、排気口５２も特徴としている。バルクタ
ンク４０から相分離器３６に供給された極低温流体は、
極低温液体及び極低温蒸気の双方を含んでいる。図２を
参照すると、容器２４は、流れ３２が極低温液体のみか
ら成るとき、最も効率よく充填される。従って、その内
部に保持した液体から極低温蒸気を除去するためには、
相分離器３６を排気口５２を介して大気中に排気し、そ
の圧力が大気圧力まで降下するようにする。その結果、
蒸気は極低温液体から分離し、排気口５２を通って逃げ
る。また、この配置は、相分離器３６内の圧力がバルク
タンク４０内の圧力によって最終的に決まらないため、
弁２６の上方の圧力をより一定のレベルに保つようにな
る。

【００３４】容器に適正な量の極低温液体が充填された
ならば、その容器は、図１に参照番号１２で示した位置
まで移動する。この時点にて、容器１２は、腐敗し易い
物を充填し、その蓋５４を閉じて（図１及び図２）、そ
の内部が暖まる程度を最小にすることができる。次に、
容器１２を貯蔵のため、冷凍機内に配置し、又はそれと
代替的に、顧客への輸送のため、配達トラックに直ちに
積載することができる。

【００３５】図３を参照すると、冷凍料理の配達サービ
スのため容器を用意するために本発明のシステムを使用
する施設の平面図が図示されている。顧客の家から帰る
配達トラック６０は、空の絶縁容器の供給分を運ぶ。こ
れらの容器は、配達トラック６０から荷卸して、コンベ
ア１４に載せる。容器は、コンベア１４に沿って前冷却
装置６４まで進む。この前冷却装置６４は、ＩＲセンサ
１６及び極低温液体の分配装置２２を保持しており、こ
のため、この前冷却装置を通過する容器には、上述した
ように、極低温液体が充填される。

【００３６】前冷却装置６４を出た後、容器は、装填及
び閉蓋領域６６に達する迄、コンベア１４に沿って走行
を続ける。この領域内にて、作業員７０によって料理が
用意され且つ充填した容器に装填される。次に、容器の
蓋を閉じ、これら容器を貯蔵し且つその後に、配達トラ
ック７４により配達するために冷凍機７２内に配置する
ことができる。これと代替的に、容器は、顧客への輸送
のため、配達トラック７６に直ちに積載してもよい。長
距離の輸送のため、又はより暖かい天候に応じて、容器
内の相変化材料の量を変化させることができる。また、
配達トラックは、選択随意的に冷凍状態にしてもよい。

【００３７】本発明の好適な実施の形態を図示し且つ説
明したが、本発明の精神から逸脱せずに、変形及び改変
が可能であり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によっ
て判断される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシステムの１つの実施の形態の概略図
である。

【図２】図１のシステムの相分離器及び極低温液体分配
装置の詳細を示す概略図である。

【図３】図１のシステムを利用する典型的な冷凍料理サ
ービスを用意する施設の平面図である。

【主要な符号の説明】

１０容器１２容器１４コンベア１６ＩＲセンサ２０制御装置２２極低温液体の
分配装置２４容器２６弁２８ソレノイド３４パイプ管３６相分離器３８極低温流体の
パルク供給分４０バルクタンク４２弁４６液体レベルセンサ４４ソレノイド５２顧客の家６４前冷却装置６６調理領域７０作業者７４配達トラック

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁容器の内部にある量の極低温液体を
充填するシステムにおいて、ａ）該容器内の最初の温度を決定する手段と、ｂ）該最初の温度に基づいて、容器の内部を所定の温度
まで冷却するために、容器内に分配すべき極低温液体の
必要な量を決定する手段と、ｃ）前記必要な量の極低温液体を容器内に分配する分配
装置とを備える、システム。
【請求項２】請求項１に記載のシステムにおいて、最
初の温度を決定する手段が赤外線センサである、システ
ム。
【請求項３】請求項１に記載のシステムにおいて、前
記分配装置が、ａ）極低温液体の供給分と、ｂ）極低温液体の供給分と連通した弁とを備え、前記決
定手段が、極低温液体の前記必要な量に対応する時間、
該弁を作動させる、システム。
【請求項４】請求項３に記載のシステムにおいて、前
記分配装置が、前記極低温液体が分配される前に、該極
低温液体と混合した気体を排出する相分離器を備える、
システム。
【請求項５】請求項１に記載のシステムにおいて、極
低温液体が液体窒素である、システム。
【請求項６】請求項１に記載のシステムにおいて、容
器を最初の温度の決定手段に、次に、前記分配装置まで
連続的に搬送するコンベアを更に備える、システム。
【請求項７】請求項１に記載のシステムにおいて、極
低温流体を前記分配装置に供給するバルクタンクを更に
備える、システム。
【請求項８】絶縁容器の内部にある量の極低温液体を
充填するシステムにおいて、ａ）容器内の最初の温度を決定する温度センサと、ｂ）該最初の温度に基づいて、容器の内部を所定の温度
まで冷却するために容器内に分配する必要のある極低温
液体の量を決定する制御装置と、ｃ）前記必要な量の極低温液体を容器内に分配する分配
装置とを備える、システム。
【請求項９】請求項８に記載のシステムにおいて、温
度センサが赤外線センサである、システム。
【請求項１０】請求項８に記載のシステムにおいて、
前記分配装置が、ａ）極低温液体の供給分と、ｂ）極低温液体の供給分と連通した弁とを備え、前記制
御装置が極低温液体の前記必要な量に対応する時間、該
弁を作動させる、システム。
【請求項１１】請求項１０に記載のシステムにおい
て、前記分配装置が、前記極低温液体が分配される前
に、該極低温液体と混合した気体を排出する相分離器を
備える、システム。
【請求項１２】請求項８に記載のシステムにおいて、
極低温液体が液体窒素である、システム。
【請求項１３】請求項８に記載のシステムにおいて、
容器を温度センサに、次に、分配装置まで連続的に搬送
するコンベアを更に備える、システム。
【請求項１４】請求項８に記載のシステムにおいて、
必要な量の極低温液体が充填された後、容器を貯蔵する
冷蔵庫を更に備える、システム。
【請求項１５】請求項８に記載のシステムにおいて、
極低温流体を前記分配装置に供給するバルクタンクを更
に備える、システム。
【請求項１６】絶縁容器に極低温液体を充填する方法
において、ａ）容器内の最初の温度を検出するステップと、ｂ）最初の温度に基づいて容器を所定の温度まで冷却す
るのに必要な極低温液体の量を決定するステップと、ｃ）必要な量の極低温液体を容器内に分配するステップ
とを備える、方法。
【請求項１７】請求項１６に記載の方法において、容
器内の最初の温度を検出するため赤外線センサが使用さ
れる、方法。
【請求項１８】請求項１６に記載の方法において、極
低温液体の量を決定するため検索表が使用される、方
法。
【請求項１９】請求項１６に記載の方法において、極
低温液体の量を決定するため計算が行われる、方法。