JP6085906B2 - 断熱性収容体 - Google Patents

Description

本発明は、断熱性収容体に関する。

従来、たとえば生鮮食料品や冷凍食品を収納・保管するため、低温に保持可能な断熱性の収納容器や、冷蔵・冷凍保管庫が用いられている。このような収納容器や冷蔵・冷凍保管庫には、通常は内部の空気を撹拌して温度を均一にするためのファンや、内部の温度を測定・記録するための装置（センサ）、照明など、電力で駆動する種々の装置（電力駆動装置）が設けられている。また、高温に設定される恒温室などでも、同様の電力駆動装置が設けられている。

このような断熱性の収納容器や保管庫、すなわち断熱性収容体において、前記電力駆動装置を駆動するための電力の供給方法としては、例えば保管庫などの収納体の場合、その外部から内部へ電線を引いてこの電線を介して供給する方法が一般的である。また、収納容器などの収納体の場合には、その内部に電池を設置してこの電池から供給する方法が一般的である。
また、貯蔵室内に供給側非接触電源と無線センサとを設け、さらに無線センサに受容側非接触電源を設けることにより、貯蔵室内にて供給側非接触電源から受容側非接触電源に向けて無線センサの動作電源を供給する技術も知られている（特許文献１参照）。

特開２００６−２１４６４４号公報

しかしながら、電線を介して電力を供給する方法では、電線を構成する銅、アルミニウム、銀等からなる導電性材料が熱も伝えやすいため、電線を通して収納体の内部と外部との間で熱が伝わってしまう。そのため、収納体に余分な冷却材（又は加熱材）が必要になったり、冷蔵装置（又は暖房装置）など低温化（又は高温化）のための装置の駆動電力が増大するといった課題がある。

また、収納体内部に設置した電池から電力を供給する方法では、電池にはその容量に限りがあるため、一定時間ごとに収納体を開いて電池を交換する必要がある。しかし、収納体を開く度に温度が上昇（又は下降）してしまい、収納物（生鮮食料品等の保管物など）が劣化したり、収納体内の温度を再度下げる（又は上げる）ため余分な冷却材（又は加熱材）が必要となったり、冷蔵装置（又は暖房装置）など低温化（又は高温化）のための装置の駆動電力が増大するといった課題がある。

また、前記特許文献１には、断熱性容器（断熱性筐体）である貯蔵室内にて非接触で電力を受給電する技術が開示されているものの、断熱性収容体の外部から内部に電力を受給電する構造については開示されていない。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、電力の受給電に起因して冷却材・加熱材の必要量が増加したり、冷蔵装置・暖房装置の駆動電力が増大するのを回避した、断熱性収容体を提供することにある。

本発明の断熱性収容体は、電力で駆動する電力駆動装置を備える断熱性の収容本体と、該収容本体の外部に配置される給電部とを有し、前記給電部には、前記収容本体に隣接しあるいは近接して配置されて非接触で電力を給電する給電手段が設けられ、前記収容本体内には、前記給電手段から電力を非接触で受電する受電手段が設けられていることを特徴とする。

また、前記断熱性収容体において、前記収容本体には、電磁気透過性材料によって形成された受給電部が設けられ、前記給電手段は給電コイルを備え、かつ、前記受電手段は受電コイルを備え、前記給電コイル及び前記受電コイルは、前記受給電部を介して対向させられて、電磁気的結合によって電力を非接触で受給電するよう構成されていることが好ましい。

また、前記断熱性収容体において、前記受給電部は、一対のガラス板と該ガラス板間に形成された真空部とによって形成されていることが好ましい。
または、前記断熱性収容体において、前記受給電部は、一対の樹脂板と該樹脂板間に設けられたパーライトとによって形成されていることが好ましい。

本発明の断熱性収容体によれば、収容本体の外部に配置される給電部に、収容本体に隣接しあるいは近接して配置されて非接触で電力を給電する給電手段を設け、収容本体内に、前記給電手段から電力を非接触で受電する受電手段を設けているので、これら給電手段と受電手段とによって非接触で受給電することにより、従来のような電力の受給電に起因する収容体の断熱性の低下を回避することができる。したがって、冷却材又は加熱材を節約してその必要量の増加を回避することができ、また、冷蔵装置又は暖房装置の駆動電力が増大するのを回避することができる。

本発明に係る断熱性収容体の一実施形態を示す概略構成図である。 図１に示した断熱性収容体の要部拡大図である。 本発明に係る断熱性収容体の変形例の要部拡大図である。

以下、本発明の断熱性収容体を詳しく説明する。
本発明の断熱性収容体は、内部の収容品（保管品や貯蔵品など）を所定温度に保持するべく、断熱性が要求され、したがって断熱材等によって断熱構造に形成された収容体であり、かつ、電力駆動装置を備える全ての収容体に適用される。具体的には、可搬式又は固定式の収容容器（例えば冷蔵品や冷凍品を収容する容器）や、建造物としての保管庫や貯蔵庫（例えば冷蔵品や冷凍品を収容する保管庫や貯蔵庫）、さらには低温に限らず高温にも対応して各種の製品や材料などの保管や貯蔵に用いられる恒温室などに、適用される。

図１は、このような断熱性収容体の一実施形態を示す概略構成図であり、図１中符号１は保管庫や貯蔵庫として用いられる断熱性収容体である。この断熱性収容体１は、断熱性の収容本体２と、この収容本体２の外部に配置される給電部３と、を有したもので、収容本体２にて低温もしくは高温での保管や冷蔵を行うように構成されている。

収容本体２は、各種の断熱材を収容し、あるいはその内面又は外面に断熱材を貼設した断熱壁や断熱床、断熱天井などによって形成される、公知の断熱構造を有したものである。断熱壁などに用いられる断熱材としては、発泡ウレタン、発泡スチレン等の発泡樹脂や、グラスウール、ロックウール、軽量軟質木質繊維ボードなどの、従来公知のものが用いられる。

収容本体２には空調装置（図示せず）が備えられており、この空調装置によって収容本体２内は所定温度に保持されるようになっている。例えば、冷蔵保温用や冷凍保存用の場合、常温より低い＋５℃〜−２０℃程度の温度に保持される。なお、この空調装置は、収容本体２の外部から内部に非接触給電される電力で駆動する、本発明に係る電力駆動装置とは異なり、収容本体２の外部にて電力を受電し、駆動するものである。

また、収容本体２には、その外部から内部に非接触給電される電力で駆動する、本発明に係る電力駆動装置が備えられている。このような電力駆動装置として、本実施形態では、収容本体２内部の空気を撹拌して温度を均一にするためのファン４と、内部の温度を測定・記録するための温度センサ５と、照明６とが設けられている。これらファン４、温度センサ５、照明６は、いずれも、収容本体２内に設置された受電部７を電源として、配線を介してこれに電気的に接続されている。なお、本発明に係る電力駆動装置としては、前記のファン４、温度センサ５、照明６に限ることなく、断熱性収容体１の用途や収容する物に応じて種々の電力駆動装置が用いられる。

また、収容本体２には、その一つの側壁（断熱壁）２ａに受給電部８が設けられている。この受給電部８は、電磁気透過性材料（磁界透過性材料）によって形成されており、電磁気的結合による電力が非接触で受給電可能となるように構成されている。電磁気透過性材料は、電磁気的結合が可能な材料、すなわち電磁気的結合を妨げない材料であって、例えば発泡プラスチック等の合成樹脂やガラス、さらにはパーライトなどの人工発泡体などが挙げられる。なお、発泡プラスチックとしては、発泡ウレタンや発泡スチレンなどが好適に用いられる。パーライトは、火山岩として産出されるパーライト原石や珪藻土等を高温で熱処理してできる人工発泡体であり、保冷材（保温材）などとして用いられるものである。また、空気層や真空層も電磁気を透過する性質を有し、したがって本発明における電磁気透過性材料となる。

本実施形態においては、図２に示すように受給電部８は、矩形状等の一対のガラス板９、９ａと、該ガラス板９、９ａ間に形成された真空部１０とによって形成されている。このような構成によって受給電部８は、断熱性をも有するものとなり、したがって収容本体２の断熱性を損なうことなく、電磁気透過性を発揮するものとなる。ガラス板９、９ａとしては、ある程度の強度が必要であることから、例えば５ｍｍ〜１５ｍｍ程度の厚さのものを用いるのが好ましい。ガラス板９、９ａ間に形成される真空部１０としては、その幅、すなわちガラス板９、９ａ間の距離が、例えば１０ｃｍ〜１５ｃｍ程度に形成される。これにより、ガラス板９、９ａの外表面間の距離は２０ｃｍ以下となり、この受給電部８を介しての、後述する給電コイル１５と受電コイル１１との間での非接触給電が充分に可能になる。

このように構成することにより、受給電部８は良好な断熱性を有し、かつ、電磁気透過性をも有するものとなる。なお、受給電部８は、そのガラス板９、９ａの大きさが、後述する受電コイル１１や給電コイル１５に比べて大きく形成されている。したがって、これら受電コイル１１や給電コイル１５はガラス板９、９ａの外側にはみでることなく、その内側に配置されるようになっている。

受電部７は、受電手段としての受電コイル１１と、受電回路１２とを備えて構成されている。受電コイル１１は、前記受給電部８における収容本体２内側のガラス板９に接し、あるいは僅かな間隙をあけて配置された円形のヘリカルコイルであり、両端が受電回路１２の入力端に接続されている。この受電コイル１１は、受給電部８に外部磁界が作用すると、電磁誘導によって起電力を発生し、該起電力を受電回路１２に出力するものである。

受電回路１２は、前記受電コイル１１と受電側共振回路を構成する共振用コンデンサ等を備え、受電コイル１１から供給された交流電力を前記電力駆動装置、すなわちファン４、温度センサ５、照明６に供給する電源となるものである。なお、受電回路１２としては、受電コイル１１から供給された交流電力を一旦直流電力に変換する一種の整流回路であってもよい。その場合に受電部７は、このように変換した直流電力で充電する蓄電池を備え、この蓄電池が前記電力駆動装置の電源となるように構成されていてもよい。例えば、この蓄電池に直流電力を交流電力に変換するインバータを接続し、該インバータを介してファン４や温度センサ５、照明６に交流電力を供給し、駆動するようにしてもよい。

給電部３は、図１に示すように収容本体２の近傍に配置されたもので、図２に示すように整流回路１３と、給電回路１４と、給電手段としての給電コイル１５とを備えて構成されている。給電コイル１５は、収容本体２に隣接しあるいは近接して配置された円形のヘリカルコイルであり、前記受電コイル１１に対向して配置されている。本実施形態では、給電コイル１５は受給電部８における収容本体２外側のガラス板９ａに接し、あるいは僅かな間隙をあけて配置されている。これにより、給電コイル１５は前記受電コイル１１に対し、受給電部８を介して２０ｃｍ以下の距離で対向配置されたものとなる。また、給電コイル１５は、両端が給電回路１４の出力端に接続されている。

整流回路１３は、図示しない外部電源（商用電源または発電機）から供給される交流電力（単相交流電力または３相交流電力）を整流して直流電力に変換し、給電回路１４に出力するものである。給電回路１４は、給電側共振回路を構成する共振用コンデンサを備え、整流回路１３から入力された直流電力を交流電力に変換して給電コイル１５に供給するように構成されている。このような構成からなる給電回路１４は一種のインバータである。
なお、外部電源として燃料電池や太陽電池や二次電池などの直流電源を使用する場合には、整流回路１３を省略することが可能である。

このような給電部３における給電側共振回路の共振周波数は、受電部７における前記受電側共振回路の共振周波数と同一周波数に設定されている。また、給電部３における給電コイル１５のコイル径は、受電部７における受電コイル１１のコイル径と同一に設定されている。
このような構成によって給電部３は、受電コイル１１に対向して配置された給電コイル１５により、収容本体２内の受電コイル１１に対し受給電部８を介して、すなわち非接触で、電力を供給できるようになっている。

なお、給電部３としては、整流回路１３、給電回路１４、給電コイル１５の全てを収容本体２の近傍に配置する必要はなく、少なくとも給電コイル１５を受給電部８の近傍に配置し、かつ、該受電コイル１１に対向して配置すれば、整流回路１３や給電回路１４を給電コイル１５から離して配置し、給電回路１４と給電コイル１５との間を配線等によって電気的に接続してもよい。

また、非接触給電の制御のために無線通信が必要である場合、給電コイル１５に隣接して無線通信装置を設けてもよい。その場合、受給電部８は無線通信の電波も透過するので、無線通信の周波数を非接触給電の周波数より著しく高くすることにより、無線通信が非接触給電の影響を受けにくくすることが望ましい。具体的には、給電コイル１５と受電コイル１１との間の非接触給電の周波数を１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度とし、無線通信の周波数を１ＧＨｚ程度とすることにより、前記影響をほとんど受けないようにすることができる。

このような構成の断熱性収容体１では、収容本体２の外部に配置された給電部３から収容本体２の内部に配置された受電部７に対して、非接触給電方式の１つである磁界共鳴方式に基づいて非接触給電がなされるようになっている。

すなわち、給電部３は、整流回路１３が外部電源から得た交流電力を直流電力に変換して給電回路１４に出力し、該給電回路１４が直流電力を交流電力に変換して給電コイル１５に供給する。この結果、給電部３における給電コイル１５と、受電部７の受電コイル１１とが電磁気的に結合して電力の非接触伝送が行われる。

受電部７では、非接触伝送で送られてきた電力を電力駆動装置であるファン４、温度センサ５、照明６に供給する。例えば、受電コイル１１から供給された交流電力を整流回路（受電回路１２）で直流電力に変換し、この直流電力を蓄電池に蓄える。そして、この蓄電池をファン４や温度センサ５、照明６の電源として機能させる。または、受電コイル１１から供給された交流電力を所定の周波数に変換した後、ファン４や温度センサ５、照明６に供給し、これらを駆動させるようにしてもよい。

このような断熱性収容体１にあっては、収容本体２の外部に配置される給電部３に、収容本体２に隣接しあるいは近接して配置されて非接触で電力を給電する給電コイル１５を設け、収容本体２内に、給電コイル１５から非接触で電力を受電する受電コイル１１を設けているので、これら給電コイル１５と受電コイル１１とによって非接触で受給電することにより、従来のような電力の受給電に起因する収容本体２の断熱性の低下を回避することができる。したがって、冷蔵装置（又は暖房装置）として機能する空調装置の駆動電力が増大するのを回避することができる。

また、受給電部８を、一対のガラス板９、９ａと該ガラス板９、９ａ間に形成された真空部１０とによって形成しているので、この受給電部８が良好な断熱性を有する断熱構造となり、したがって収容本体２の断熱性を低下させることなく、給電コイル１５と受電コイル１１との間の非接触給電を可能にすることができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、受給電部８を一対のガラス板９、９ａと、該ガラス板９、９ａ間に形成された真空部１０とによって形成したが、ガラス板９、９ａに代えて樹脂板を用いることもできる。また、真空部１０に代えて前述したパーライトなどの粒状又は紛状の保温材（断熱材）を用いることもできる。

その場合に、例えば図３に示すように一対の樹脂板１６、１６ａを共に湾曲させて形成し、これら樹脂板１６、１６ａ間にパーライト１７を充填することにより、断熱性を有し、かつ、電磁気透過性を発揮するとともに、断熱性収容体の形状に対応した湾曲形状の受給電部１８を形成することができる。すなわち、断熱性収容体の形状は任意であり、受給電部１８が設けられる箇所が必ずしも平面部でなく曲面部である場合もある。その場合、この曲面部の曲面形状に合わせるべく、樹脂板１６、１６ａによって所望の曲面形状、つまり湾曲形状に形成することができる。また、粒状または粉状のパーライト１７は、任意の形状の空間を埋めることが可能であるため、真空を形成するのが困難な場合や、真空を長期に亘って維持するのが困難な場合に好適に用いられる。

また、本発明に係る断熱性収容体としては、収容本体２の屋根の上に太陽電池パネルを設置し、この太陽電池パネルを外部電源として用いて、この太陽電池パネルを給電部３に電気的に接続してもよい。
また、収容本体２が低温にて保管を行う冷蔵庫または冷凍庫である場合、受電部７の稼働時に該受電部７の受電回路１２が発熱し、収容本体２内の温度を許容範囲以上に高めてしまうおそれがある。その場合には、電力駆動装置（ファン４、温度センサ５、照明６）を間欠動作させ、無線通信により動作状態を給電部３に通知し、動作していない時間（電力を必要としない時間）には給電回路１４を停止して非接触給電を停止し、受電部７（受電コイル１１、受電回路１２）にも電流が流れないようにして発熱を抑制するのが好ましい。
また、収容本体２が高温にて保管を行う恒温室である場合には、受電部７の稼働時に受電回路１２が過熱してその性能が低下するおそれがある。その場合には、受電部７に放熱フィンを設け、受電回路１２が過熱するのを防止するように構成するのが好ましい。

また、前記実施形態では、断熱性収容体が保管庫や貯蔵庫として用いられるもの、すなわち建造物などの構造物である場合について説明したが、本発明の断熱性収容体は可搬式又は固定式の収容容器（例えば冷蔵品や冷凍品を収容する容器）にも適用することができる。さらに、低温に限らず高温で各種の製品や材料などの保管や貯蔵を行う恒温室などにも適用することができる。

その場合、例えば前記空調装置に代えて冷却材（又は加熱材）が設けられ、あるいは空調装置に加えて冷却材（又は加熱材）が設けられ、この冷却材（又は加熱材）によって収容容器内が所望の温度（低温又は高温）に保持される。その際、前述したように給電部と受電部との間で非接触受給電を行うことにより、この冷却材（又は加熱材）の使用量を節約してその必要量の増加を回避することができる。

また、前記実施形態では、非接触給電する方法として磁界共鳴方式を採用したが、非接触給電する方法として電磁誘導方式を採用してもよい。
また、前記実施形態では、受電コイル１１、給電コイル１５としてヘリカルコイルを用いたが、非接触給電が可能であればコイルの方式は問わない。さらに、非接触給電が可能であればコイルの形状も任意の形状が採用可能であり、受電コイルと給電コイルの形状・大きさが異なっていてもよい。

１…断熱性収容体、２…収容本体、３…給電部、４…ファン（電力駆動装置）、５…温度センサ（電力駆動装置）、６…照明（電力駆動装置）、７…受電部、８…受給電部、９、９ａ…ガラス板、１０…真空部、１１…受電コイル（受電手段）、１２…受電回路、１３…整流回路、１４…給電回路、１５…給電コイル（給電手段）、１６、１６ａ…樹脂板、１７…パーライト、１８…受給電部

Claims (3)

1. 電力で駆動する電力駆動装置を備える断熱性の収容本体と、該収容本体の外部に配置される給電部とを有し、
   前記給電部には、前記収容本体に隣接しあるいは近接して配置されて非接触で電力を給電する給電手段が設けられ、
   前記収容本体内には、前記給電手段から電力を非接触で受電する受電手段を備える受電部が設けられ、
   前記収容本体には、電磁気透過性材料によって形成された受給電部が設けられ、
   前記給電手段は給電コイルを備え、かつ、前記受電手段は受電コイルを備え、
   前記給電コイル及び前記受電コイルは、前記受給電部を介して対向させられて、電磁気的結合によって電力を非接触で受給電するよう構成され、
   前記受電部には、放熱フィンが設けられ、
   前記給電部は、無線通信により前記電力駆動装置の動作状態が通知され、前記電力駆動装置が動作していない時間には、電力を供給しない
   ことを特徴とする断熱性収容体。
2. 前記受給電部は、一対のガラス板と該ガラス板間に形成された真空部とによって形成されていることを特徴とする請求項１記載の断熱性収容体。
3. 前記受給電部は、一対の樹脂板と該樹脂板間に設けられたパーライトとによって形成されていることを特徴とする請求項１記載の断熱性収容体。

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