JP4213465B2 - 温度制御式貯蔵システム - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は概ね車に取り付けた温度制御式貯蔵システムに関し、かつより詳細には自動車のコンソール内に装着可能でありかつ取り外し得る携帯式コンテナーを保持した温度制御式貯蔵システムに関する。
【０００２】
（背景技術）
通常“クーラー”と呼ばれている断熱された箱またはコンテナーは、食べ物、飲物、薬および他の腐敗し易い品物を所望温度範囲内に保持する搬送および保持の方法を提供するものとして広く知られている。一般的には、これらのコンテナーは断熱壁を備えてコンテナー壁を通しての熱移動を減すことによりコンテナー内を所望温度範囲内に保持する。
【０００３】
携帯用コンテナーの内部温度を制御する別の方法は、熱電気システムまたは蒸気圧縮システムのようなヒートポンプを携帯式断熱コンテナーに関連させてその内蔵物を積極的に加熱または冷却する用途を含んでいる。熱電気システムはペルテイエ効果および小さいヒートポンプとして作用する固形状電子コンポーネントを利用する。これらの熱電気システムは複数のヒートシンク間に搭載された複数の熱電対により形成されかつそれらに供給される直流の方向によって熱エネルギーを一方のヒートシンクから他方へと伝える。
【０００４】
自動車内に備えられたコンソールは包囲された貯蔵領域を提供するために使用されてきており、その貯蔵領域は自動車占有者にとって接近可能である。一般的に、特定温度に保持されることが要求されない品物はコンソール内に貯蔵され、かつコンソールの温度は概ね自動車車室内の周囲の温度に対応する。しかしながら、食べ物、飲物、薬などのような所定温度範囲内に保持されるべき腐敗し易いものを長時間コンソール内に貯蔵することは好ましくない。
【０００５】
全てのこれらの貯蔵システムは問題を持っており、何故ならば、携帯式コンテナーが内部温度を積極的に調節する手段を備えておらず、または自蔵式のヒートポンプを備えるとヒートポンプが携帯式コンテナーのコストを高めかつより扱いにくいものとし、かつ従来の自動車のコンソールはその中の室温を調節するための簡単で、効率的でかつ安価な方法を備えておらず、室の内部を形成してその内蔵物の温度を自動調節することのできる取り外し可能な携帯式コンテナーも備えていない。本発明はこれらのニーズに取り組むものである。
【０００６】
（発明の開示）
本発明は温度制御式貯蔵システムを提供するもので、そのシステムは独立にまたは自動車のコンソール内に装備され、かつその中に収められた取り外し可能な携帯式コンテナーの温度をヒートポンプの利用により制御する。このシステムは１個の室を備え、その中に携帯式コンテナーが収められかつ室およびコンテナーの両壁内に装着された熱交換部材が相互間の熱移動を許容する。ヒートポンプが室内に装備された熱交換部材へのまたは熱交換器からの熱エネルギーの流れを制御し、これにより携帯式コンテナー内の温度の上昇または下降が可能になる。
【０００７】
１個の加圧エアー伝達装置がコンソール内に装備されて熱交換器を通してエアーを引きまたは押し、温度が伝達装置を通るエアー流を制御しかつヒートポンプから熱を取戻しまたはヒートポンプへ熱を加える。
【０００８】
（発明を実施するための最良の形態）
本発明の温度制御式貯蔵システムは乗用車、トラック、バンまたはボートのような乗り物内に装着可能であり、または静止した収納配置のような完全に独立した方法で機能し、そこではこの温度制御式貯蔵システムが家庭または病院および車に取り付けた収納配置で使用され、車ではこの温度制御式貯蔵システムが狩り、キャンプまたはオフィス用地で使用される。以下の記述はバンに搭載されたこの発明の温度制御式貯蔵システムのためのものであるが、この記述は例示目的のみのためのものであり、本発明は決してそれらに限定されるることはない。
【０００９】
図１および図２は自動車の客室１０を図示しており、この客室は両シート１４の間に配置されたコンソール１２を備えている。このコンソール１２は一般的にはプラスチックで形成されており、かつ剛直なボデーまたはハウジング１６であり、このハウジングは車室フロアー１５に対して固着されかつ保護カバー１７により覆われている。コンソール１２は１個の囲まれた室１８および複数のカップホルダー２０を備え、カップホルダーは貯蔵室１８の前に配置されかつコンソールボデー１６内に凹入している。室１８は図２内に示されているように、前壁２８、後壁２６、底壁２２、側壁２４およびカバー３０により区画されている。壁２２、２４、２６、２８およびカバー３０は断熱材で形成され、または単に断熱材３２により被覆されて、周囲の環境から室１８を熱的に遮断することができる。前壁２８は１個の開口を備え、その中を通して熱伝導要素４０が延びかつ前壁２８の一部を形成している。
【００１０】
熱伝導要素４０は固形アルミニウムまたは適当な熱伝導特性を備えている他の熱伝導材料で構成することができ、それは室１８から離れた端部で熱電気システム４２のようなヒートポンプに接触している。この熱電気システム４２は乗物内に搭載されている電源４４に接続されており、この電源は自動車の１２ボルト電気システムのようなものである。断熱材３２は熱電気システム周りに備えられていて、システムを周囲の環境から熱的に遮断している。ヒートシンクプレート４６、４８が熱電気器具５０に固着されかつ電源４４から熱電気器具５０へ供給される直流の流れ方向によってホットシンクおよびコールドシンクとして作用する。ヒートシンクプレート４６は熱伝導要素４０の端部と熱的に連結していて、熱を熱伝導要素４０へ伝えまたは熱伝導要素４０から取り去る。
【００１１】
１個の取り外し得る携帯式のコンテナー１２０が備えられており、このコンテナーは室１８内に入れ子式に収納され得るように構成されている。このコンテナー１２０は温度制御されるべき品物収容のための室１２７を包む前壁１２２、後壁１２３、底壁１２４、側壁１２５および蓋１２６を包含している。コンテナーの複数の壁および蓋は好ましくはポリスチレンまたはポリウレタンのような断熱材で形成されていて、室１２７を周囲の環境から熱的に隔離している。１個の開口１２８がコンテナー１２０の前壁１２２に備えられており、かつその開口の中に第２の熱伝導要素１２９が備えられてコンテナー１２０がコンソール室１８内に収納された時に、この第２の熱伝導要素１２９が第１の熱伝導要素４０と直接接触または熱的に連結されるように構成されている。１個のＬ形熱交換器３６のような１個の熱伝導部材が室１２７内に備えられかつ第２の熱伝導要素１２９と熱的に連結しまたは直接接触し、従って熱が室１２７および第２の熱伝導要素１２９の間で伝達可能とされている。Ｌ形熱交換器３６は少なくともコンテナー１２０の内側の前壁および底壁の一部を形成している。突起のような伝熱手段１３０がＬ形熱交換器３６上に備えられ、それに対して１個のオプショナルな取り外し可能な位相変換モジュール１３１を内蔵の受容器を通して熱的にかつ物理的に接続できるようにしている。
【００１２】
本発明の代わりの実施例においては、Ｌ形熱交換器３６はコンテナー１２０の前壁１２２のみではない内壁面の少なくとも一部、かつ随意的には、コンテナーの少なくとも後壁１２３、底壁１２４、側壁１２５の一つの内壁面の少なくとも一部を覆う熱交換器と取り替えることができる。Ｌ形熱交換器３６はコンテナー１２０の内壁面上に配置されかつ／または散布された熱分解性カーボンのような熱伝導材料により取り替えられ得る。
【００１３】
伝熱手段１３０もまたＬ形熱交換器上に備えられた突起に限定されるものではなく、かつ如何なる形であってもよく、かつコンテナー１２０の何れかの内壁面の上または中に備えられ得るが、それらが位相変換モジュール１３１との間で充分な熱伝達を提供することが条件である。位相変換モジュール１３１の形も変更可能であり、かつ図２内に図示された構成に限定されるものではない。例えば、それは仕切形のものとして提供されることができ、その仕切はコンテナー１２０の熱伝導式内面に設けられた溝内に受け入れられる。
【００１４】
位相変換モジュール１３１は加熱または冷却時に位相変換を受ける材料を備え、位相変換モジュールは、コンテナー室１２７がコンソール室１８内に収められておらず、熱電気システム４２への電源４４が遮断されており、またはコンテナー１２０が室１８内に収められてはいるが熱伝導要素４０、１２９が互いに熱的には連結されていない時に、コンテナー室１２７の温度維持を助けるために使用可能である。カバー（図示せず）を第１および第２の熱伝導要素４０、１２９の双方の上に備えて、それらを周囲の環境からおよび所望の際はお互いから保護しかつ熱的に遮断することができる。
【００１５】
１個のエアーダクトアセンブリー５２がコンソール１２内に装備されており、かつ熱電気システム４２と熱的に連結されている。エアーダクトアセンブリー５２は１個のハウジング５４および１個の固形伸長部材５６を備え、伸長部材はハウジングから延びかつヒートシンクプレート４８に接触している。固形伸長部材５６はアルミニウムのような熱伝導材料で作られている。ハウジング５４内には放熱フィン５８が設けられており、このフィンは固形伸長部材５６から延びている。このようにして、ヒートシンクプレート、固形伸長部材５６および放熱フィン５８は共同して１個のヒートシンクを形成している。エアーダクトアセンブリー５２は１個の流入エアーダクト６４、ハウジング内の１個の開放領域１１０、および１個の流出エアーダクト６６を包含しており、これらは互いに流通してアセンブリーを通るエアーフローを提供する。流出エアーダクト６６はエアーを放熱フィン５８の傍および固形伸長部材５６の側部を通し、従ってコンテナー１２０が冷やされる時は熱は流入エアーに伝えられかつ流出エアーと共に排出される。流出エアーダクト６６は流入エアーダクト６４の流路から横向きの１個の流出エアーの流路を備えている。コンテナー１２０が加熱される際は、熱は流入エアーから取り出され熱電気システム４２によりコンテナーへ伝達される。空気をエアーダクトアセンブリー５２に積極的に供給するために、ファン６８が備えられて流入エアーダクト６４を通して流入エアーを引き、伸長部材５６を通し、放熱フィン５８を経て流出エアーダクト１１０内へ排気する。
【００１６】
図３は本発明の第２の実施例を図示している。図３内において、図２内の要素と同様な機能を有する要素には後に添字“Ａ”を有する同じ符号が付されている。変更されたコンソール１２Ａはその上部前方位置に前方へ突出し隔離された飲物コンテナー支持部材６９を備えている。１個の飲物コンテナー用凹部７１が支持部材６９の上部内に設けられており、凹部はその中に飲物コンテナー８０の底部を受け入れ得るように構成されている。変更されたコンソール１２Ａはその一部としての飲物コンテナークーラー／ヒーターアセンブリー７０を備え、このアセンブリーは垂直配置の下脚７４に接続された水平配置の上脚７５を有する変更された熱交換器７２で作られている。この下脚７４は熱電気システム４２Ａのヒートシンクプレート４６Ａに熱的に連結されるかまたは直接接触しており、従って熱電気システム４６Ａは熱を熱交換器７２へまたは熱交換器からポンプ圧送可能である。上脚７５の上部７８はその上面に形成された凹部を備え、飲物コンテナー８０がその中に着座して飲物コンテナーと熱交換器７２との間の熱の伝達を助けている。また温度制御回路および過熱防止回路が本発明内に組み込まれ、コンテナー１２０Ａ内の温度の調節を助け得る。
【００１７】
本発明はヒートポンプとして熱電気器具を使用して記述されてきたが、本発明はそれに限定されるものではなく、かつ蒸気圧縮システムのような他のヒートポンプシステムも本発明には利用され得る。
【００１８】
本発明の操作は上の記述に基づいて明らかとは信じられるが、代表的な操作が下に便宜上概説される。もしコンテナー１２０Ａがコンソール室１８Ａ内に収められてコンテナー１２０Ａ内の室１２７Ａの冷却が望まれると、電源４４Ａからの直流が熱電気システム４２Ａに送られる。電流の方向により熱電気システムが熱エネルギーを一方のヒートシンクプレート４６Ａから他方のヒートシンクプレート４８Ａへ送る。ヒートシンクプレート４６Ａは熱エネルギーを第１の熱伝導要素５６Ａから送り、第１の熱伝導要素５６Ａは熱エネルギーを接触状態の第２の熱伝導要素１２９Ａから順に送り、熱エネルギーを熱交換器３６Ａから順に引く。この熱交換器３６Ａは熱エネルギーをコンテナー室１２７Ａから送る。熱エネルギーは、ヒートシンクプレート４８Ａに蓄積され、かつエアーダクトハウジング５４Ａの伸長部材５６Ａおよび放熱フィン５８Ａへ伝達される。伸長部材５６Ａおよび放熱フィン５８は、熱エネルギーを、エアーダクトアセンブリーを通過中のエアーへ伝達する。ファン６８Ａは、エアーを流入エアーダクト５４Ａ内へ引き込み、かつ放熱フィン５８Ａおよび伸長部材５６Ａを経てエアーを流出エアーダクト６６Ａから排出する。これにより、熱はコンテナー１２０Ａの室１２７Ａから送られかつエアーダクト６６Ａから大気中へ放出される。もしコンテナー室１２７Ａが加熱されることが望まれる際は、熱電気システムへ供給される直流の方向が反転されて熱が室１８Ａへ流入させられる。
【００１９】
図３の実施例は図２に関連して上述したのと同様に室１２７Ａを備え、かつ更に室１２７Ａの外の飲物コンテナー８０を同時に冷却することができる。熱交換器７２は室１２７Ａからおよび熱交換器上部７８から熱エネルギーを引く。熱交換器上部７８は凹部７１内に着座している飲物コンテナー８０から熱エネルギーを引きかつその中に入れてある飲物を冷却する。
【００２０】
図４内に示されている可撓性コンテナーは部分断面図であり、１個のＬ形熱交換器３６、第１熱伝導要素４０および第２熱伝導要素１２９の別実施例を示している。この実施例においては、Ｌ形熱交換器３６は第２熱伝導要素１２９に対して標準的な方法で固着されている。他の実施例のように、コンテナーの内部を加熱または冷却するには、第２伝導要素１２９の面は第１伝導要素４０と地対地の接触状態に置かれる。図４内に示されているように、伝導要素４０、１２９の両面は垂直に対して傾斜している。この配列は両面間の接触を改善する。
【００２１】
本発明の他の実施例は異なる配列は勿論、異なる要素のタイプおよび異なる材料を包含している。
【００２２】
例えば、或る実施例においては、取り外し得る携帯式コンテナー１２０は可撓性バッグまたは可撓性材料で作られたコンテナーであってもよい。例えば、アルミニウム処理されたマイラーは可撓性断熱材である。このように、携帯式の可撓性コンテナーは軽量でありかつ貯蔵のために潰し得る。このようなコンテナーは依然として車両のコンソール１２に利用可能である。コンテナーはコンテナーの頂部に連結された柔軟なハンドルを含み得る。ジッパータイプのファスナーをコンテナーの平坦な矩形の頂面の３側部の縁周りに延ばし得る。そのようなバッグタイプのコンテナーは１個の開口を備え、その開口から１個の伝導要素１２９がコンソールボデイ１６内の伝導要素４０と接触するために突出し得る。
【００２３】
可撓性コンテナー１２０を有する実施例のためには、Ｌ形熱交換器３６がアルミニウムで作られかつ１個のアルミニウムヒンジピンを備え得る。このヒンジピンはＬ形熱交換器３６の２個の区分がつながる部分に配置されている。このようにして、Ｌ形熱交換器３６の両区分はヒンジピンの部分で枢動し得る。これが貯蔵のために可撓性バッグの折畳みを可能にする。このようにして、可撓性コンテナーはユーザーの便宜上サイズが減少され得る。
【００２４】
可撓性コンテナーのための別の実施例において、Ｌ形熱交換器３６は熱分解性グラファイトのような可撓伝導性材料で作られ得る。この材料は曲って、可撓性コンテナー１２０の折畳みまたはサイズ減少を可能にし得る。
【００２５】
図５内に示されている可撓性コンテナー１２０の部分断面図は可撓性コンテナー１２０およびコンソール１２のハウジング１６の間のインターフェースを図示している。
【００２６】
可撓性コンテナー１２０は一体の可撓性壁２５、２７、２９を含んでいる。熱交換器３６は第２熱伝導要素１２９に固着されている。熱伝導要素１２９はコンテナー壁２７内の開口を通して外に突出している。１個のバヨネット型スライド式取付具７５が開口周りのコンテナー壁２７に固着されて要素１２９を支持している。バヨネットスライド式取付具７５はコンソールに取り付けられたバヨネット型スライド式受具７７に噛み合っている。
【００２７】
コンソールは図１内に開示されたのと同様な配置を含んでいる。熱電気器具５０の一側はエアーダクトアセンブリー内に配置された１個のヒートシンクに伝導的に固着されている。熱電気器具５０の反対側は伝導要素４０と面対面の関係で伝導的に固着されている。断熱材料７９が伝導要素４０の周囲周りに延びている。
【００２８】
バヨネット型取付具が装着されると、伝導要素４０の平坦面が伝導要素１２９の平坦な対向面に接触する。この配列は可撓性コンテナー１２０が図２、図３の実施例内で開示したように加熱／冷却されることを可能にする。
【００２９】
図６はコンソールを通る冷却エアーの流路を示している。エアーは入口５５を通してハウジング１６内の入口室５７内へ入る。それからファン６８の開口６７はそのエアーを受け入れる。ファン６８はエアーを冷却または放熱フィン５８を横切って駆動し、フィンはファン上方のハウジング内の流路内に破線で示されている。
【００３０】
この実施例においては、放熱フィン５８は好ましくは幾つもの列をなしかつコラム状の針形であり、それらの間のエアーの通過を可能にしている。このようにして、図１の実施例と異なり、エアー流はフィンに側方から接近する。
【００３１】
図６内で矢印により示されているように、エアー流がヒートシンク領域を離れると、エアーは出口室７１へ入る。出口７３は出口室７１内のエアーのために出口流通路を提供する。壁部材８１、８３は入口室５７および出口室７１を区画する。
【００３２】
結論として、エアーは入口５５を通してコンソールに入り、かつ出口７３を通して出る。
【００３３】
図７は図６の実施例の部分縦断側面図である。この図面はコンソールの端壁を含んでいる。図７はエアー出口７３を示している。このエアー出口７３は断面図上に重ねられてエアーダクトアセンブリー５２を通るエアーの流路を図示している。エアーは図６に示されている入口５５を通して入る。ファン６８はそれからエアーを上方へ駆動し、放熱フィン５８を含むヒートシンクを横切らせる。図６内のヒートシンクはブロックダイアグラム形に描かれているが、多数のフィン５８を含み、これらのフィンは熱電気器具５０および伝導要素４０から離れる方向に延びている。エアーはそれから出口室７１へ入りかつ出口７３を通して出る。
【００３４】
図７内のＸ方向に見た図８の縦断面図は図６の配置をより良く図示している。エアー入口５５はエアー流の入口室５７への流入を可能にする。ファン６８はエアーを受けかつそのエアーを上方へ駆動してブロックダイアグラム形に描かれているヒートシンク５６、５８を横切らせる。それから、図７内のように、エアーはヒートシンクから熱を引き出し、出口室７１を通り、かつエアー出口７３を通してコンソールを出る。
【００３５】
図６−８はエアー流のために種々の９０度回転状態を示しているが、他の配置も考えられる。例えば、コンソールを横切る直接エアー流路も考えられる。そのような配置は直通通路であり、入口を通り、ヒートシンク要素５６、５８を横切り、出口７３を通る。
【００３６】
本発明の特殊な好ましい実施例が図解の目的のために詳細に開示されてきたが、開示された装置の変形または修正であって、パーツの再配列を含むものも、本発明の範囲内にあることを認識されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１はコンソールを備えた自動車客室の上面図である。
【図２】 図２は自動車に取り付けた本発明の温度制御式貯蔵システムを備えた図１のコンソールの断面図である。
【図３】 図３は本発明の更に別の実施例の断面図である。
【図４】 図４はＬ形熱交換器、熱伝導要素４０および第２熱伝導要素１２９の別の実施例を示す部分断面図である。
【図５】 図５は断熱バッグの熱伝導要素およびコンソールの連結要素との間のインターフェースを示す別実施例の部分断面図である。
【図６】 図６はコンソール内の冷却用配置を示す別実施例の部分断面図である。
【図７】 図７は図６の実施例の部分縦断側面図で、コンソールおよび冷却用配置の間のインターフェースを示し、可撓性コンテナー付きのエアーダクトアセンブリー５２を備えている。
【図８】 図８は図７内の矢印Ｘ方向にみた部分縦断側面図である。
【符号の説明】
１６ ハウジング
１８ 室
２２ 底壁
２４ 側壁
２６ 後壁
２８ 前壁
３６ 熱交換器（第１熱交換部材）
４２ 熱電気システム（ヒートポンプ手段）
１２０Ａ 携帯式コンテナー
１２２Ａ 前壁
１２３Ａ 後壁
１２４Ａ 底壁
１２５Ａ 側壁
１２６Ａ 蓋（頂壁）

Claims (8)

1. 温度制御式貯蔵システムであって、
   ハウジング（１６）と、ヒートポンプ手段と、取り外し可能な携帯式コンテナー（１２０）と、を含んでおり、
   上記ハウジングが、その中に取り外し可能な上記携帯式コンテナーを受け入れるための室を備えており、上記室が１個の前壁と、１個の後壁と、２個の側壁と、１個の底壁と、前壁の少なくとも一部を形成する第１熱伝導要素（４０）と、を含んでおり、
   上記ヒートポンプ手段が、上記第１熱伝導要素へ熱を伝え、又は、上記第１熱伝導要素から熱を奪うための手段であり、
   上記取り外し可能な携帯式コンテナーが、１個の前壁と、１個の後壁と、２個の側壁と、１個の底壁と、１個の頂壁と、上記第１熱伝導要素と熱的に連結するために、コンテナー前壁内に備えられている１個の第２熱伝導要素（１２９）と、を含んでおり、
   上記第１熱伝導要素と第２熱伝導要素との対向面が、垂直な方向に傾きをもって、接するようになっており、これによって第１熱伝導要素の傾斜した接面上に第２熱伝導要素の傾斜した接面がのるようになっている、温度制御式貯蔵システム。
2. 上記ヒートポンプ手段が熱電気器具（５０）である、請求項１の温度制御式貯蔵システム。
3. 上記ヒートポンプ手段が蒸気圧縮システムである、請求項１又は請求項２に記載の温度制御式貯蔵システム。
4. 上記コンテナーが更に上記第２熱伝導要素と熱的に連結した熱交換器（３６）を包含している、請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の温度制御式貯蔵システム。
5. コンテナーの各壁が断熱材料で作られている、請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の温度制御式貯蔵システム。
6. コンテナーの頂壁がコンテナーから取り外し可能とされている、請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載の温度制御式貯蔵システム。
7. コンテナーの頂壁がコンテナー上に枢着されている、請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載の温度制御式貯蔵システム。
8. 更に、第１熱伝導要素と第２熱伝導要素とを固定するための１対のバヨネット型スライド式取付具（７５、７７）を含んでおり、
   一方の第１取付具（７５）が、第２熱伝導要素の周りのコンテナーの壁に固着されており、
   他方の第２取付具（７７）が、ハウジングに取り付けられている、上記第１取付具と噛み合う受具である、
   請求項１乃至請求項７の何れか１つに記載の温度制御式貯蔵システム。

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