JP2000007056A - クーラーボックス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 屋外や船上など、気温が高く、日光が直射す
るような環境下においても、被保冷物を長時間保冷する
ことが可能であり、しかも、可搬性が損なわれることの
ないクーラーボックスを提供すること。 【解決手段】 被保冷物を収容する断熱容器２０の内壁
面に沿って熱伝導体２８を設け、熱伝導体２８にペルチ
ェ素子４２の低温接合部４２ａを接合し、太陽電池３０
で発電された電気をペルチェ素子４２に供給することに
より、断熱容器２０内を熱電冷却すると同時に、太陽電
池３０で発電された電気の一部をファン４６に供給し、
ファン４６によりペルチェ素子４２の高温接合部４２ｂ
を冷却するようにした。また、太陽電池３０を、断熱容
器２０の蓋２２上面に着脱自在に設けるようにした。さ
らに、断熱容器２０内に対流ファン５２及び吸熱フィン
を設けるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、缶飲料や魚類を保
冷するクーラーボックスに関し、さらに詳しくは、太陽
電池により発電された電気エネルギーを用いてペルチェ
素子を作動させることにより、屋外や船上などで、長時
間保冷運転することを可能にした保冷機能付きクーラー
ボックスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のクーラーボックスは、断熱容器を
備えており、断熱容器の断熱特性を利用して、缶飲料や
魚等の被保冷物を保冷するのが一般的である。すなわ
ち、断熱容器の中に、氷などの冷却媒体と共に被冷却物
を入れるか、あるいは、既に冷却された被保冷物を入
れ、断熱容器により外部からの熱の流入を遮断し、被保
冷物を低温で保冷するようになっているものである。

【０００３】ところで、この種のクーラーボックスの保
冷性能は、専ら断熱容器の断熱特性に依存する。そのた
め、断熱容器には、通常、熱伝導率が小さな材料、ある
いは熱伝導率が小さくなるような構造が採用されてい
る。具体的には、硬質ウレタンフォームや発泡ポリスチ
レン等の有機質発泡体を成形して得られる成形体や、二
重壁構造の容器の間隙に有機質発泡体あるいはパーライ
ト等の無機質の粉末を充填したものが断熱容器として用
いられている。

【０００４】また、断熱容器の断熱特性をさらに向上さ
せるために、断熱容器を金属製の二重容器とし、その内
部に低熱伝導性ガスを封入したり、あるいは二重容器を
真空封止したものも用いられている。

【０００５】さらに、被保冷物を長時間冷却するため
に、クーラーボックスにペルチェ素子を設け、車のシガ
レットソケットやバッテリーからペルチェ素子に電力を
供給し、ペルチェ効果を用いてクーラーボックス内部の
被保冷物を保冷できるようにしたものも知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、断熱容
器を備えた従来型のクーラーボックスは、断熱容器の断
熱特性のみを利用して外部からの熱の流入を極力遮断
し、これにより被保冷物を保冷するようにしているの
で、被保冷物を保冷し続けることが可能な時間は、クー
ラボックス内に入れる冷却媒体の量や断熱容器の断熱特
性のみならず、クーラーボックスが置かれる環境にも依
存する。

【０００７】すなわち、断熱容器内部に流入する熱量
は、断熱容器の熱伝導率と断熱容器内外の温度勾配に比
例するので、屋外や船上など、気温が高く、日光が直射
するような環境にクーラーボックスを置いた場合には、
断熱容器内外の温度勾配が大きくなり、断熱容器内に流
入する熱量が著しく増大する。そのため、短時間で氷等
の冷却媒体が融解したり、被保冷物が加熱され、長時間
の保冷が困難であるという問題があった。

【０００８】これに対し、車のシガレットソケットから
ペルチェ素子に電力を供給し、ペルチェ効果により保冷
するようにしたクーラーボックスによれば、被保冷物を
長時間保冷することも可能である。

【０００９】しかしながら、このようなクーラボックス
を屋外に持ち出すときは、電力の供給を停止し、断熱容
器の断熱特性のみを利用して被保冷物を保冷せざるを得
ず、上述の場合と同様、長時間の保冷が困難であるとい
う問題があった。また、ペルチェ素子に給電するための
バッテリーを備え付ければ、屋外であっても長時間の保
冷が可能となるが、クーラーボックスの重量が増大し、
クーラーボックスの可搬性が損なわれるという問題があ
る。

【００１０】本発明が解決しようとする課題は、屋外や
船上など、気温が高く、日光が直射するような環境下に
おいても、被保冷物を長時間保冷することが可能であ
り、しかも、可搬性が損なわれることのないクーラーボ
ックスを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係るクーラーボックスは、被保冷物を収容
する断熱容器の内壁面に沿って熱伝導体を設け、該熱伝
導体にその低温接合部を接合したペルチェ素子と、該ペ
ルチェ素子の高温接合部を冷却するファンと、該ペルチ
ェ素子と前記ファンに電気を供給する太陽電池とを備え
ていることを要旨とするものである。

【００１２】この場合、前記太陽電池は、前記断熱容器
に開閉自在に設けられる蓋の上面に着脱自在に設けると
よい。ペルチェ素子に給電するための太陽電池を断熱容
器の蓋の上面に着脱自在に設けると、太陽電池の持ち運
びが容易になるという利点がある。また、太陽電池を蓋
から取り外し、太陽電池の表面を太陽の方向に自在に向
けることができるので、被保冷物を効率よく保冷するこ
とができるという利点がある。

【００１３】さらに、前記クーラボックスは、上記構成
に加え、前記断熱容器の内壁面には、前記太陽電池で駆
動し、かつ前記断熱容器内の空気を対流させる対流ファ
ンが設けられ、前記熱伝導体には、前記対流ファンの送
風方向に近接して吸熱フィンが接合されているものであ
ってもよい。

【００１４】上記構成を有する本発明に係るクーラーボ
ックスによれば、屋内、あるいは車内等、気温があまり
高くない環境下においては、断熱容器の断熱効果によ
り、被保冷物が保冷される。また、屋外、あるいは船上
等、気温が高く、日光が直射するような環境下において
は、太陽電池により発電された電気がペルチェ素子に供
給され、ペルチェ素子の低温接合部に接続された熱伝導
体を介して、断熱容器内の被保冷物が保冷される。

【００１５】また、ペルチェ素子の高温接合部をファン
を用いて冷却するようにしたので、高温接合部から低温
接合部へ向かって、熱が逆流することもない。これによ
り、屋外、あるいは船上等においても、被保冷物を長時
間保冷することが可能となる。また、ペルチェ効果を利
用するため、構造が簡単であり、クーラーボックスの可
搬性が損なわれることもない。

【００１６】さらに、断熱容器内部に対流ファンと吸熱
フィンとを設けると、対流ファンによって断熱容器内部
の空気が対流し、断熱容器内の温度が均一になると共
に、吸熱フィンによって断熱容器内部を対流する空気か
ら効率よく熱を奪うことができる。これにより、被保冷
物を均一かつ効率よく保冷することが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本
発明に係るクーラーボックスの外観斜視図を示したもの
である。図１において、クーラーボックス１０は、断熱
容器２０と、太陽電池３０と、保冷機構４０とを備えて
いる。

【００１８】断熱容器２０は、内部が角形にくり抜かれ
た底付き容器状の断熱材２２に、ヒンジ２４を介して蓋
２６が開閉自在に設けられたものである。断熱材２２及
び蓋２６の材質は、熱伝導率の小さな材料であれば特に
限定されるものではなく、種々の材料を用いることがで
きる。

【００１９】特に、硬質ウレタンフォームや発泡ポリス
チレン等の有機質発泡体を成形して得られる成形体は、
安価で、しかも軽量であるので、断熱材２２及び蓋２６
の材質として好適である。なお、断熱容器２０は、その
全体が、硬質プラスチック等からなる外装ケース内に納
められていても良い。

【００２０】断熱材２２の内部には、図２に示すよう
に、断熱材２２の内壁面に沿って薄肉の底付き容器状の
熱伝導体２８が埋設されている。熱伝導体２８は、断熱
容器２０内に納められた被保冷物（図示せず）の熱を保
冷機構４０に伝達するためのものであり、熱伝導体２８
には、熱伝導率の高い材料を用いる必要がある。また、
クーラーボックス１０の可搬性を損なわないようにする
ためには、熱伝導体２８は軽量であることが望ましい。
さらに、断熱容器２０内には、冷却媒体として氷を入れ
る場合もあるので、熱伝導体２８は耐食性の高い材料を
用いることが望ましい。

【００２１】これらの点を勘案すると、熱伝導体２８の
材質としては、ステンレス鋼等が好適である。なお、熱
伝導体２８の形状は、断熱容器２０内部に納められた被
保冷物を均等に冷却するという点では底付き容器状とす
るのが望ましいが、底のない筒状としても良く、あるい
は、本体２２の一内側壁面に沿って板状の熱伝導体２８
を設けるようにしても良い。

【００２２】太陽電池３０は、蓋２６の上面に着脱自在
に設けられている。また、太陽電池３０の面積は、必要
とされる保冷温度、断熱容器２０の容積、保冷機構４０
の出力等に応じて任意に設定すればよい。

【００２３】なお、被保冷物をより低温で保冷したい場
合には、さらに断熱容器２０の外側壁面に太陽電池３０
を着脱自在に取り付けたり、あるいは、同一面積を有す
る複数の太陽電池３０を蓋２６の上面に積層して取り付
けるようにしてもよい。この場合、屋外でクーラーボッ
クス１０を使用する時には、複数の太陽電池３０を蓋２
６あるいは断熱容器２０の外側壁面から取り外し、これ
らすべてを日照の得られるところに設置すれば、より大
きな電力を得ることができる。

【００２４】保冷機構４０は、図３に示すように、断熱
材２２の側壁面に埋設されており、ペルチェ素子４２
と、ヒートシンク４４と、ファン４６からなっている。
ペルチェ素子４２は、ｎ型半導体とｐ型半導体の一端を
接合したΠ型素子を直列につないだものである。その材
質については、特に限定されるものではなく、ビスマス
・テルル系、鉛・ゲルマニウム・テルル系、シリコン・
ゲルマニウム系、セレン化合物系、鉄けい化物系の各種
の素子を用いることができる。

【００２５】また、ペルチェ素子４２の低温接合部４２
ａは、電気絶縁層（図示せず）を介して、断熱材２２内
に埋設された熱伝導体２８に接合されている。また、ペ
ルチェ素子４２の高温接合部４２ｂは、同じく電気絶縁
層（図示せず）を介して、銅製のヒートシンク４４に接
合されている。また、ペルチェ素子４２の各端子（図示
せず）は、ｎ型半導体がプラス、ｐ型半導体がマイナス
となるように、それぞれ太陽電池３０の出力端子に電気
的に接続されている。

【００２６】また、保冷機構４０の表面側には、ファン
４６と排気口４８が設けられ、ファン４６によりヒート
シンク４４に向かって空気を送り込み、送り込んだ空気
を排気口４８から排出できるようになっている。さら
に、ファン４６は、太陽電池３０に接続され、太陽電池
３０で発電された電気の一部がファン４６に流れるよう
になっている。

【００２７】次に、図１〜図３に示すクーラーボックス
１０の作用について説明する。まず、屋内や車内等、日
照が得られない場合には、従来型のクーラーボックスと
同様、断熱材２２及び蓋２６の断熱効果により、クーラ
ーボックス１０内に納められた被保冷物（図示せず）の
保冷が行われる。この場合、屋内や車内等、気温があま
り高くない状態では、断熱容器２０内外にあまり大きな
温度勾配が生じないので、従来型のクーラーボックスと
同程度の保冷性能が得られる。

【００２８】一方、屋外や船上等、日照が得られるとこ
ろでクーラーボックス１０を使用する場合には、太陽電
池３０を蓋２６から取り外し、太陽電池３０のみを日照
の得られる所に設置する。なお、太陽電池３０は、蓋２
６の上面に設けられているので、太陽電池３０を蓋２６
の上面に取り付けたまま、クーラーボックス１０全体を
日照が得られる場所に設置しても良いが、断熱容器２０
の外表面が加熱されると、断熱容器２０の外表面から熱
が流入し、保冷効率が低下するので好ましくない。

【００２９】太陽電池３０に日光が照射されると、太陽
電池３０内で起電力が発生し、ペルチェ素子４２に電気
が送られる。ペルチェ素子４２は、ｎ型半導体側がプラ
スとなるように太陽電池３０と接続されているので、ペ
ルチェ素子４２に電流が流れることにより、低温接合部
４２ａでは吸熱がおこり、高温接合部４２ｂでは、放熱
がおこる。

【００３０】すなわち、断熱容器２０内に納められた被
保冷物の熱が断熱容器２０内に埋設された熱伝導体２８
に伝わり、ペルチェ素子４２の低温接合部４２ａで吸収
され、吸収された熱は、ペルチェ素子４２の高温接合部
４２ｂからヒートシンク４４に伝わり、ヒートシンク４
４から外気に放出される。これにより、日照が得られる
限り、被保冷物を長時間にわたって保冷することが可能
となる。

【００３１】また、ペルチェ素子４２を用いて被保冷物
の保冷を続けると、高温接合部４２ｂが加熱されて温度
が上昇する。そのため、これを放置すると、熱伝導によ
り熱が高温接合部４２ｂから低温接合部４２ａに向かっ
て逆流し、被保冷物の保冷効率が低下する。

【００３２】しかしながら、本発明に係るクーラーボッ
クス１０の場合、太陽電池３０により駆動するファン４
６が設けられている。そのため、ペルチェ素子４２によ
る熱電冷却が開始されたと同時に、ファン４６により空
気が保冷機構４０内部に送り込まれてヒートシンク４４
から熱を奪い、排気口４８から熱を保冷機構４０外に放
出するようになっているので、高温接合部４２ｂから低
温接合部４２ａへの熱の逆流が防止され、効率よく断熱
容器２０内部を保冷することができる。

【００３３】さらに、従来型のクーラーボックスと比較
して、本発明に係るクーラーボックス１０に付加される
ものは、太陽電池３０と熱伝導体２８と保冷機構４０だ
けであり、大きな重量増加を伴わない。従って、クーラ
ーボックス１０の可搬性が損なわれることもない。

【００３４】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。図４において、本発明の第２の実施の形態に
係るクーラーボックス５０は、断熱容器２０内部に、対
流ファン５２と吸熱フィン５４が設けられている点以外
は、図１に示すクーラーボックスと同一の構成を有する
ものである。

【００３５】対流ファン５２は、断熱容器２０内の空気
を対流させるためのものであり、断熱容器２０の内壁面
に設けられ、かつ、太陽電池３０により発電された電気
により駆動するようになっている。また、吸熱ファン５
４は、断熱容器２０内を対流する空気から熱を奪うため
のものであり、対流ファン５２の送風方向に近接した位
置において、熱伝導体２８に接合されている。

【００３６】そして、図４に示すクーラーボックス５０
を屋外、船上等で使用する場合には、前述したように、
太陽電池３０を蓋２６から取り外して日照の得られる場
所に設置すれば、太陽電池３０で発電された電気が、保
冷機構４０に組み込まれたペルチェ素子４２及びファン
４６に供給されると同時に、対流ファン５２にも供給さ
れ、対流ファン５２が駆動する。

【００３７】対流ファン５２が駆動すると、断熱容器２
０内部の空気が対流するので、断熱容器２０内の温度が
均一化される。また、対流ファン５２の送風方向に近接
して吸熱フィン５４が設けられているので、吸熱フィン
５４により断熱容器２０内部を対流する空気から効率よ
く熱が奪われ、吸熱フィン５４により奪われた熱が、熱
伝導体２８及び保冷機構４０を介してクーラボックス５
０外に放出される。これにより、被保冷物を均一かつ効
率よく保冷することが可能となる。

【００３８】以上、本発明の実施の形態について詳細に
説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々
の改変が可能である。

【００３９】例えば、上記実施の形態では、ペルチェ素
子４２の各端子に太陽電池３０の出力端子のみを接続し
ているが、ペルチェ素子４２の各端子に太陽電池３０を
接続すると共に、外部電源用の給電端子を設けても良
い。外部電源用の給電端子を設けると、快晴時には太陽
電池３０により保冷することができると共に、通常の蓄
電池や発電器、車のシガレットソケット等からペルチェ
素子４２に給電することができるので、車内や運搬中
等、日照の得られない場所であっても、長時間連続した
保冷が可能となる。

【００４０】また、太陽電池３０に代え、あるいは太陽
電池３０と共に、集光型の熱電発電装置をクーラーボッ
クス１０に着脱自在に設け、太陽光を熱電素子に集光す
ることにより得られる電気をペルチェ素子に供給し、こ
れを用いて熱電冷却を行うようにしても良い。

【００４１】さらに、太陽電池３０に加えて、ゼンマイ
等の機械的駆動手段を動力とする発電器をクーラーボッ
クス設け、これにより得られる電気をペルチェ素子４２
に給電するようにすれば、日照や外部電源が得られない
場所であっても、被保冷物を保冷することが可能とな
る。

【００４２】

【発明の効果】本発明に係るクーラーボックスは、太陽
電池と、太陽電池により供給される電気により駆動する
ペルチェ素子を用いてクーラーボックス内を保冷するよ
うにしたので、屋外や船上等、気温が高く、日光が直射
するような環境下においても、長時間連続して被保冷物
を保冷することができるという効果がある。

【００４３】また、ペルチェ素子の高温接合部を太陽電
池で得られる電気を駆動源とするファンで冷却するよう
にしたので、高温接合部から低温接合部への熱の逆流が
防止され、被保冷物の保冷効果を高めることができると
いう効果がある。

【００４４】また、本発明に係るクーラーボックスは、
ペルチェ効果を利用しているため、構造が簡単であり、
クーラーボックスの可搬性が損なわれることがないとい
う効果がある。

【００４５】さらに、断熱容器内部に対流ファン及び吸
熱フィンを設けた場合には、断熱容器内部の空気が対流
して、断熱容器内部の温度が均一化すると共に、対流し
ている空気から熱が効率よく奪われるので、被保冷物を
均一かつ効率よく保冷することができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るクーラーボックスの外観斜視図で
ある。

【図２】図１に示すクーラーボックスの平面断面図であ
る。

【図３】図１に示すクーラーボックスに備えられた保冷
機構の拡大断面図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係るクーラーボッ
クスの平面断面図である。

【符号の説明】

１０、５０ クーラーボックス ２０ 断熱容器 ２２ 断熱材 ２６ 蓋 ２８ 熱伝導体 ３０ 太陽電池 ４２ ペルチェ素子 ４２ａ 低温接合部 ４２ｂ 高温接合部 ４６ ファン ５２ 対流ファン ５４ 吸熱フィン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被保冷物を収容する断熱容器の内壁面に
   沿って熱伝導体を設け、該熱伝導体にその低温接合部を
   接合したペルチェ素子と、該ペルチェ素子の高温接合部
   を冷却するファンと、該ペルチェ素子と前記ファンに電
   気を供給する太陽電池とを備えていることを特徴とする
   クーラーボックス。
2. 【請求項２】 前記太陽電池は、前記断熱容器に開閉自
   在に設けられる蓋の上面に着脱自在に設けられているこ
   とを特徴とする請求項１に記載のクーラーボックス。
3. 【請求項３】 前記断熱容器の内壁面には、前記太陽電
   池で駆動し、かつ前記断熱容器内の空気を対流させる対
   流ファンが設けられ、 前記熱伝導体には、前記対流ファンの送風方向に近接し
   て吸熱フィンが接合されていることを特徴とする請求項
   １又は２に記載のクーラーボックス。