JP5815130B2 - 食料および飲料コンパートメント用の熱電冷却システム - Google Patents
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Description
[0001]この出願は、2011年6月7日に出願された「食料および飲料コンパートメント用の熱電冷却システム」と称する米国仮特許出願第61/494,197号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
[0002]実施形態は、概して、熱電冷却システムに関し、より具体的には、食料および飲料コンパートメント用の熱電冷却システムに関する。
[0004]一実施形態では、熱電冷却システムは、電源と電気的に結合された熱電素子であって、電源からの電力を使用して熱電素子の両端間に実効電圧を生成するペルチェ効果を介して、低温側から高温側へ熱を伝達するよう動作可能な、熱電素子を含む。また、システムは、熱電素子の低温側と結合され、空気熱交換器と熱的接触状態にある空気から熱電素子へ熱を伝達するよう動作可能な空気熱交換器も含む。それに加えて、システムは、熱電素子の高温側と結合され、高温側からヒートシンクと熱的接触状態にある冷却流体へ熱を伝達するよう動作可能なヒートシンクを含む。システムは、空気熱交換器を通じて流れる空気の温度を測定する温度センサと、温度センサの測定値に従って電源から熱電素子への電力の流れを制御するコントローラとをさらに含む。熱電冷却システムは、空気熱交換器とヒートシンクと熱的接触状態にある冷却流体との間の温度差に起因する熱伝導効果に従って熱電素子を介して空気熱交換器からヒートシンクへ熱を伝達するよう動作可能である。
[0033]先行技術の問題を克服する熱電冷却システムの実施形態が本明細書で開示される。熱電冷却システムは、ギャレーで使用される食料および飲料冷蔵庫などの冷蔵ユニットの一部として車両(例えば、航空機)に含めることができる。
Claims (15)
- 電源と電気的に結合された熱電素子であって、前記電源からの電力を使用して熱電素子の両端間に実効電圧を生成するペルチェ効果を介して、低温側から高温側へ熱を伝達するよう動作可能な、熱電素子と、
前記熱電素子の前記低温側と結合され、空気熱交換器と熱的接触状態にある空気から前記熱電素子へ熱を伝達するよう動作可能な空気熱交換器と、
前記熱電素子の前記高温側と結合され、前記高温側からヒートシンクと熱的接触状態にある冷却流体へ熱を伝達するよう動作可能なヒートシンクと、
前記空気熱交換器を通じて流れる空気の温度を測定する温度センサと、
前記温度センサの測定値に従って前記電源から前記熱電素子への電力の流れを制御するコントローラと
を含む、熱電冷却システムであって、
前記電源から前記熱電素子に電力が提供されていないときに、前記空気熱交換器と前記ヒートシンクと熱的接触状態にある前記冷却流体との間の温度差に起因する熱伝導効果に従って前記熱電素子を介して前記空気熱交換器から前記ヒートシンクへ熱を伝達することによって、所望の測定温度を維持するよう動作可能であり、
前記熱電素子は、熱電冷却システムが、前記所望の測定温度が凍結温度を上回る冷蔵または飲料冷却モードで動作する際、初期温度プルダウンの間はオンとなるように制御され、前記所望の測定温度を含む定常状態の温度範囲に達した後はオフとなるように制御される、熱電冷却システム。 - 車両の補助冷却システムと併せて熱電冷却システムによって冷却される冷却コンパートメントと、
前記ヒートシンクと熱的接触状態となる前記補助冷却システムからの冷却流体を循環させる冷却流体ループと、
前記ヒートシンクと熱的接触状態となる前記冷却流体の流速を制御する冷却剤制御バルブと
をさらに含む、請求項1に記載の熱電冷却システム。 - 前記コントローラが前記熱電素子を制御して前記低温側と前記高温側との間の温度差動を生成し、前記測定温度が初期温度からより低い対象温度に向けて減少する間、前記測定温度が前記初期温度と前記対象温度との間の既定のトリガ温度に達すると、前記コントローラは、前記熱電素子の電力消費量を低減したり、前記測定温度が前記対象温度に近づく速度を遅くしたりするため、前記熱電素子の両端間の前記実効電圧を減少する、請求項1または2に記載の熱電冷却システム。
- 前記コントローラは、現行の実効電圧で動作する前記熱電素子に入力される電力を決定し、前記熱電素子に入力される前記電力が電力消費量の所望のレベルを超える際、前記現行の実効電圧で前記熱電素子を動作する場合と比較して、前記熱電素子の電力消費量を低減するため、前記熱電素子の両端間の前記実効電圧を減少する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱電冷却システム。
- 前記コントローラは、パルス幅変調技法を使用して、前記熱電素子への前記電力の流れを制御する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の熱電冷却システム。
- 前記コントローラは、それに加えて、前記低温側と前記高温側との間の前記温度差動の測定値に従って前記電源から前記熱電素子への前記電力の流れを制御する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の熱電冷却システム。
- 前記コントローラは、それに加えて、前記冷却流体の温度の測定値に従って前記電源から前記熱電素子への前記電力の流れを制御する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の熱電冷却システム。
- 前記コントローラは、それに加えて、前記ヒートシンクと熱的接触状態にある前記冷却流体の流速を制御する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の熱電冷却システム。
- 熱電冷却システムを制御して、車両の補助冷却システムと併せて冷却コンパートメントを冷却する方法であって、
前記冷却コンパートメント内で前記熱電冷却システムの空気熱交換器を通じて空気を循環させる工程であって、前記空気から熱電素子へ熱を伝達するため、前記空気熱交換器は、前記熱電素子の低温側と熱的に結合される、工程と、
前記冷却コンパートメントの外側で前記熱電冷却システムのヒートシンクと熱的接触状態となる冷却流体を循環させる工程であって、前記熱電素子から前記冷却流体へ熱を伝達するため、前記ヒートシンクは、前記熱電素子の高温側と熱的に結合される、工程と、
前記空気熱交換器を通じて循環する前記空気の温度を測定する工程と、
前記低温側と前記高温側との間の温度差動を生成し、少なくとも前記測定温度に従って電源からの電力を使用してペルチェ効果を介して前記低温側から前記高温側へ熱を伝達するため、前記熱電素子の両端間の実効電圧を制御する工程と、
前記電源から前記熱電素子に電力が提供されていないときに、前記空気熱交換器と前記ヒートシンクと熱的接触状態にある前記冷却流体との間の温度差に起因する熱伝導効果に従って前記熱電素子を介して前記空気熱交換器から前記ヒートシンクへ熱を伝達することによって、所望の測定温度を維持する工程と
を含む方法であって、
前記熱電素子は、前記熱電冷却システムが、前記所望の測定温度が凍結温度を上回る冷蔵または飲料冷却モードで動作する際、初期温度プルダウンの間はオンとなるように制御され、前記所望の測定温度を含む定常状態の温度範囲に達した後はオフとなるように制御される、方法。 - 前記測定温度が初期温度からより低い対象温度に向けて減少する間、前記測定温度が前記初期温度と前記対象温度との間の既定のトリガ温度に達すると、前記熱電素子の電力消費量を低減したり、前記測定温度が前記より低い対象温度に近づく速度を遅くしたりするため、前記熱電素子の両端間の前記実効電圧を減少する工程をさらに含む、請求項9に記載の方法。
- 現行の実効電圧で動作する前記熱電素子に入力される電力を決定する工程と、
前記熱電素子に入力される前記電力が電力消費量の所望のレベルを超える際、前記現行の実効電圧で前記熱電素子を動作する場合と比較して、前記熱電素子の電力消費量を低減するため、前記熱電素子の両端間の前記実効電圧を減少する工程と
をさらに含む、請求項9または10に記載の方法。 - 前記熱電素子の両端間の前記実効電圧を制御する工程は、パルス幅変調技法を使用する工程を含む、請求項9〜11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記熱電素子の両端間の前記実効電圧を制御する工程は、それに加えて、前記低温側と前記高温側との間の前記温度差動の測定値に従う、請求項9〜12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記熱電素子の両端間の前記実効電圧を制御する工程は、それに加えて、前記冷却流体の温度の測定値に従う、請求項9〜13のいずれか一項に記載の方法。
- 冷却剤制御バルブを使用して、前記ヒートシンクと熱的接触状態にある前記冷却流体の流速を制御する工程をさらに含む、請求項9〜14のいずれか一項に記載の方法。
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