JP2012255582A

JP2012255582A - ポータブルクーラー

Info

Publication number: JP2012255582A
Application number: JP2011128164A
Authority: JP
Inventors: Kenji Okayasu; 謙治岡安
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-08
Filing date: 2011-06-08
Publication date: 2012-12-27

Abstract

【課題】氷を蓄熱材として使用して得た冷気をファンで吹き出させるポータブルクーラーの冷却効率を向上させる。
【解決手段】ポータブルクーラーは、保冷ケース１と、この上側開口部に開閉自在に取付けられ、保冷ケース２からの冷気を吹き出させる送風機ケース２とからなる。保冷ケース２には、下側に吸気口３０と、これに連通し、かつ出入口扉２５、２６を備えると共に、氷パック収納容器と熱交換室との間に熱交換器を配備させた熱交換室１２と、ドレーン機構と、氷パック収納室１１とを備える。使用時には凍結させた氷パック１５を氷パック収納室１１に収納し、空気排出ファンを駆動させて吸気口から空気を吸込み、これを熱交換室１２の入口扉から熱交換室１２を経て冷却して出口扉から送風機ケース１に送給し、冷気を吹き出す。
【選択図】図２

Description

この発明は、氷を利用した小型で持ち運び可能なポータブルクーラーに関するものである。

昨今の電力事情を背景として、夏場の昼間のとりわけクーラーによる電力需要の集中を平準化させる配慮から、余剰の夜間電力を利用して水を凍らせて昼間はこれによって冷房する装置が実用化されている。
一方上記のような大型の装置で大きな部屋を冷房させるには、大掛かりな装備が必要になり、家庭などでは導入し難い面がある。そこで小型で安価に提供でき、携帯にも便利なクーラーが望まれている。

特開平１０−１３２３３９号公報特開２００２−２８６３３９号公報実用新案登録第３１１５９９５号公報

以上のような状況において、蓄冷材として氷を使用しこれによって得られる冷気をファンによって吹出すような持ち運び可能なくクーラーが提案されている。
例えば特許文献1に記載された発明は、内部に熱電変換素子を組込み、これによって電力を発生させてモーターを駆動し、気流の通路に低温物質を保持して送風ファンによって冷気を吹き出させるようにしたものである。
このような装置によって、電気エネルギーを節約したクーラーを得ることができるが、どうしても装置が大掛かりになり家庭内で簡単に装備することが難しい面がある。

また特許文献２に記載された発明は、キュ―ビック状の氷を胴体内に収納して発生させた冷気を、頭部に設置した送風ユニットで外気に吹出すようにした冷風機である。
このよう冷風機は、バッテリによって送風ユニットを駆動させることができるため、持ち運びも簡単で、容易に冷風を得られる利点はあるものの、氷は周囲から断熱又は密封されていないため、装置を使用していないときでも冷気が漏れ出してしまい、氷が溶け始めると表面積が急激に減少して所期の冷房効果が得られなくなる面がある。

さらに特許文献３に記載されて発明は、市販のペットボトルに詰めた水を凍結させて蓄冷材として用い、その周囲に送風機で風を流して冷風をファンで外部に排出するものである。
この冷風機では、ペットボトル容積に対しての表面積が少なく、内部の氷と表面の流れる空気との熱伝達が十分といえない面があり、多数本のペットボトルが必要となり、携帯性が損なわれる恨みがある。

本発明は、上記の３件の特許文献の着想と同様に、氷を蓄冷材として使用し、これによって冷やされた空気を吹き出して冷風が得られるようにするものであるが、氷による空気の冷却効率を一層高め、小型で冷房性能の優れたポータブルクーラーを提供しようとするものである。

本発明は、上記の状況に鑑みてなされたもので、請求項１の発明の要旨とすところは、断熱材で覆われた保冷ケースで、内部には氷パックを収納する氷パック収納室があり、さらに内部を貫通する流路があり、ある程度離れた位置に開けられた外気吸入孔と噴出孔に連結し、しかもこの流路の途中には外気を導入し噴出させる為の送風機と熱交換室が直列に設置され、熱交換室には外気が流入する流入口と出てゆく排出口があり、それぞれに空気の流れに応じて開閉する扉を持ち、なおかつ氷パック収納室と熱交換器を介して隣り合っていることを特徴とするポータブルクーラーにある。
また請求項２の発明の要旨とするとするころは、保冷ケースと、この上側開口部に開閉自在に取付けられる送風機ケースとからなり、該送風機ケースには、電源と駆動機と冷気を吹き出させる空気排出ファンとを備え、保冷ケースは、断熱性ケーシングで作られ上側が開閉可能なシール構造を備えると共に下側には吸気口とこれに連通し、かつ出入口扉を備えると共に氷パック収納容室と熱交換室との間に熱交換器を配備させた熱交換室と、ドレーン機構と、氷パック収納室とを備え、使用時には凍結させた氷パックを氷パック収納室に収納し、空気排出ファンを駆動させて吸気口から空気を吸込み、これを熱交換室の入り口扉から熱交換室を経て冷却して出口扉から送風機ケースに送給し、冷気を送風機ケースより吹き出すようにしたことを特徴とするポータブルクーラーにある。

また本発明の第３項の発明は、氷パックを氷パック収納容器に水没状態で収納したことを特徴とするものであり、さらに本発明の請求項４の発明は熱交換器の底面を氷パック収納室の壁面と兼ねさせて構成したことを特徴とするものであり、請求項５の発明は、熱交換器のフィンのうち下側のフィンを下向きに若干傾斜させたことを特徴とするものであり、さらにまた請求項６の発明は、熱交換器の入口の上流側で入り口扉の間にドレーンと吸気された空気とを熱交換するドレーン式熱交換器を組込んだことを特徴とするものでり、請求項７の発明は、熱交換室に、磁石により密着力を高めた出入口扉を配備したことを特徴とするものである。

本発明は、上記の如き構成からなるものであるから、蓄冷材としての氷と冷却する空気との接触面積を大きくして冷却効率を高め、かつ装置を小型化、軽量化することが可能であり、携帯に便利で冷房効率のよいポータブルクーラーを提供しうる利点がある。

本発明の実施例を示すもので、全体の外観の斜視図である。本発明の縦断面を示す拡大断面図である。本発明に使用する氷パックと氷パック収納室とを示す斜視図である。本発明の入口扉を示す斜視図である。本発明に使用する熱交換器として用いられる角柱フィンを示す斜視図である。本発明の別の実施例を示す要部の断面図である。

図１ないし図５は本発明の一実施例を示すものである。
このうち図１は本発明の箱型ポータブルクーラーの外観を示しており、図中１が送風機ケース、２が保冷ケースであり、送風機ケース１は保冷ケース２の上側開口部に開閉自在に取付けられている。図中８は空気吹出し口に取付けたルーバー、３０が保冷ケース２の下側に設けた吸気口、３５はラッチ、３６はスイッチである。

また図２は、本発明ポータブルクーラーの縦断断面図であり、上側にある送風機ケース１とその下にある保冷ケース２が、ヒンジ３で結合されたもので、矢印４のように反時計方向に開くことができるようになっており、閉じた状態では図１に示されたラッチ３５により固定されている。

送風機ケース1の中には駆動機としてのモーター５と、これにより駆動される空気排出ファンとしての遠心ファン６とが装備されており、モーター５が回転すると、下方より吸引された空気が遠心ファン６によりルーバー８を経てから矢印７の方向に勢いよく吹き出される。吹き出された空気はルーバー８により方向を任意に変えることができる。電源としての電池９はスイッチ３６を介しモーター５に電力を供給するようになっている。

保冷ケース２の上面は、送風機ケース1の下面と凹凸で勘合し全周にわたりゴム製のシールリング１０によりシールされている。そしてこの保冷ケース２内には氷パック収納室１１、熱交換室１２、凝縮した水を溜めるドレーンタンク１３を内蔵し、ケーシング内の隙間には断熱材１４が充填されている。
氷パック１５は、図３に示すようにポリエチレンフィルム等でできた袋に水を詰め冷凍したものである。この袋は家庭用品として広く普及しているもので、上端が開閉可能なシール構造になっており必要に応じて水を交換できるので、安価に入手でき取扱いに便利である。

熱交換室１２内の熱交換器１６は、底面が氷パック１５に接していてこの反対側の熱交換室には、図５に示すように一辺の厚さが２ｍｍ程の角柱フィン１７が縦横2ｍｍ程の間隔を置いて多数林立している。そしてこの例では、図２及び図５に示すように角柱フィン１７の下２段が先端を下向きに角度をつけて設置されているが、これは角柱フィン１７上で凝縮した水を熱交換室１２の壁面に沿わせてドレーントラップ１８に導くためである。これにより、凝縮水が吸気口３０に滴下するのを防止している。ドレーントラップ１８で集められた凝縮水はパイプ２０を伝ってドレーンタンク１３に溜められ、ある程度の量になったら栓２１を開き外に捨てられる。

また、この例において氷パック収納室１１には氷パック１５を収納した後少量の水２２が入れられ、氷パック１５を水没させている。これは氷パック１５と熱交換器１６底面との隙間を埋めて熱の伝わりを良くするためである。そして氷パック収納室１１の上部には断熱蓋１２ａが取付けられており、ラッチにより氷パック収納室１１を塞いでいて、氷パック１５を交換するときに開けることができる。図中１２ｂをシール材で氷パック収納室１１をシールしている。

熱交換室１２の入口２３及び出口２４にはそれぞれ入口扉２５と出口扉２６とが設けられ、それぞれのヒンジにより矢印のように回転し風圧により入口２３及び出口２４を開閉する。すなわち、遠心ファン６が回転すると送風機空間２７が減圧し、大気圧で入り口扉２５、出口扉２６が開き外気が熱交換室１２へ吸気孔より導入される。外気は角柱フィン１７列で冷やされ、送風機ケース１に入り遠心ファン６で冷気としてルーバー８より吹き出される。一方遠心ファン６が停止すると入り口扉２５、出口扉２６共に閉じ熱交換室１２は外気から遮断される。これにより無駄な熱の進入を少なくし、氷の冷却能力の減少を少しでも減らすことができるようになっている。

図４は上記の入口扉２５の詳細を分解して示すもので、は吸気口３０より外気が熱交換室１２に入っている状態を示している。入口扉２５はヒンジ２５ａで矢印のように回動する。この入口扉２５には鉄片３３が２個取付けられており、それぞれに対応する位置に磁石３４が吸気口出口側の面に取付けてある。これにより、入口扉２５が閉じているときは、びたりと密着して冷気を逃がさず、風圧で一旦開くと閉まろうとする力は扉の自重だけになり、流路抵抗を少なくしている。この入口扉２５は、断熱材料で作ることが好ましい。
なおこれらの構成は、熱交換室１２の出口側に設ける出口扉２６についても同様である。

図３は氷パック１５とこれを凍結させるときに使用するパック凍結容器２８を示している。このパック凍結容器２８は、アルミなどの熱良導体で作られ厚みが氷パック収納室１１より1ｍｍ程度小さくできている。これにより正確な寸法の厚みＳをもつ氷パック１５が得られ、氷パック収納室１１にスムーズに装填することができるようになっている。この際の凍るときの膨張は他の隙間が吸収してくれる。この例ではパック凍結容器２８がアルミ角パイプでできているため、プラスチック製の底板２９が取り付けてある。水を氷パック１５に入れ上端のシールを閉じる、このとき空気が入らないようにすることとパック凍結容器２８に入るように水の量を調整する必要がある。そしてこれらを冷凍庫等で凍らせ、氷パック１５が凍ったら氷パック凍結容器２８から引き抜いて保冷ケース２の氷パック収納室１１に挿入し、少しの水２２を注入して断熱蓋１２aを閉め、送風機ケース１を閉じれば準備完了である。
そして、スイッチ３５を入れれば冷風がルーバー８より吹き出すようなっている。また、吸気孔３０内にはフィルター３２が設置されているので、綿ごみなどの塵埃がクーラーに侵入するのを防いでいる。

このように構成された実施例のポータブルクーラーは、、スイッチ３６をオンにすると遠心ファン６が回転して、吸気口３０から外気を吸い込んで、熱交換室１２を通過することで冷却され、これを送風機ケース１のルーバー８より吹出し、冷却された風によって冷房させることができる。
なおこの例では、熱交換室１２に設置された熱交換器１６の底面で氷パック収納室１１の一方の壁面を兼ねさせかつ、氷パック１５を氷収納室１１に水没状態にしているため、氷パック収納室１１に収納した氷パック１５による空気の冷却効率をよくすることができる利点がある。
また、本発明の電源としてパソコンのＵＳＢを電源としたり、家庭用電源を使用することも可能である。

図６は本発明の別の実施例を示す断面図であり、図２に示したさきの実施例の熱交換器とドレーントラップ部分を改良して冷却効率を高めたものである。
この例では構造的には複雑になるが、氷の潜熱を余すところなく使うには有効である。すなわち、熱交換器１６の入口２３の上流側で入り口扉の間にドレーン式熱交換器３７といえる、もうひとつの熱交換手段を設置するものである。この例では、アルミなどからなる熱良導体板３８（板厚0.8ｍｍから1.2ｍｍ程度）の複数枚を、間隔（0.8ｍｍから1..2ｍｍ程度）開けて熱交換室入口２３全体を覆うように設置してある。このようにすると、熱交換器１６から滴下する凝縮水４０は、導入される外気に比べればはるかに低温で外気を冷却する能力を発揮することができる。また滴下した凝縮水滴３９は毛細管力でドレーン式熱交換器３７に捕まり、下から来る暑い外気とここで熱交換して温められドレーントラップ１８に落ちていくこととなる。なお熱良導体板３８の上方にくの字形状の凹み３８aはドレーンがここに沿って落ちるようにするためのものである。
このような構成の熱交換室１２にすると、さらに冷却効率を高めることができることとなる。

１送風機ケース
２保冷ケース
３ヒンジ
４、７矢印
５モーター
６遠心ファン
８ルーバー
９電源
１０ゴム製シーリング
１１氷パック収納室
１２熱交換質
１３ドレーンタンク
１４断熱材
１５氷パック
１６熱交換器
１７角柱フィン
１８ドレーントラップ
１９パイプ
２０パイプ
２１栓
２２水
２３入口
２４出口
２５入口扉
２６出口扉
２７送風空間
２８氷パック凍結容器
２９底板
３０吸気口
３１吸気口出口
３２フィルター
３３鉄片
３４磁石
３５ラッチ
３６スイッチ
３７ドレーン式熱交換器
３８熱良導体板
３９凝縮水滴
４０凝縮水

Claims

断熱材で覆われた保冷ケースで、内部には氷パックを収納する氷パック収納室があり、さらに内部を貫通する流路があり、ある程度離れた位置に開けられた外気吸入孔と噴出孔に連結し、しかもこの流路の途中には外気を導入し噴出させる為の送風機と熱交換室が直列に設置され、熱交換室には外気が流入する流入口と出てゆく排出口があり、それぞれに空気の流れに応じて開閉する扉を持ち、なおかつ氷パック収納室と熱交換器を介して隣り合っていることを特徴とするポータブルクーラー。
保冷ケースと、この上側開口部に開閉自在に取付けられる送風機ケースとからなり、該送風機ケースには、電源と駆動機と冷気を吹き出させる空気排出ファンとを備え、保冷ケースは、断熱性ケーシングで作られ上側が開閉可能なシール構造を備えると共に下側には吸気口とこれに連通し、かつ出入口扉を備えると共に氷パック収納室と熱交換室との間に熱交換器を配備させた熱交換室と、ドレーン機構と、氷パック収納室とを備え、使用時には凍結させた氷パックを氷パック収納室に収納し、空気排出ファンを駆動させて吸気口から空気を吸込み、これを熱交換室の入口扉から熱交換室を経て冷却して出口扉から送風機ケースに送給し、冷気を送風機ケースより吹き出すようにしたことを特徴とするポータブルクーー。
氷パックを氷パック収納容器に水没状態で収納したことを特徴とする請求項１又は２記載のポータブルクーラー。
熱交換器の底面を氷パック収納室の壁面と兼ねさせて構成したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載のポータブルクーラー。
熱交換器のフィンの下側のフィンを下向きに若干傾斜させたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載のポータブルクーラー。
熱交換器の入口の上流側で入り口扉の間にドレーンと吸気された空気を熱交換するドレーン式熱交換器を組込んだことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載のポータブルクーラー。
熱交換室に、磁石により密着力を高めた出入口扉を配備したことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載のポータブルクーラー。