JPH0643662Y2

JPH0643662Y2 - 冷却装置

Info

Publication number: JPH0643662Y2
Application number: JP1993035510U
Authority: JP
Inventors: アーサー・ジー・ルデイツク
Original assignee: Coca Cola Co
Current assignee: Coca Cola Co
Priority date: 1985-10-18
Filing date: 1993-06-07
Publication date: 1994-11-14
Anticipated expiration: 2001-10-07
Also published as: US4738113A; FR2588946A1; FR2588946B1; JPH064566U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、宇宙空間（outer spa
ce）に存在する微重力状態の（microgravitycondition
s）内の飲料容器あるいは食料を冷却するのに適したコ
ンパクトな冷却装置に関する。更に詳細には、本考案
は、飲料容器あるいは食料を冷却するため且つフリーザ
ー区画室内にいくらかの食料を冷凍状態に維持するため
の、宇宙船上で使用するのに適した熱電気冷却ユニット
（thermoelectric refrigerating unit）および関連
するクーラーハウジング構造体に関する。

【０００２】

【従来技術及びその課題】宇宙空間で使用するためのプ
レミックス（premix）炭酸飲料缶が本考案の譲受人によ
って最近開発された。この缶は宇宙空間の微重力状態の
下で高品質飲料を出す（serve）のに極めて具合がよ
い。しかし適切な冷却装置が、スペース・シャトル（sp
ace shattle）上の貯蔵ロッカー内のこれらの缶の１つ
またはそれ以上を冷却するのに必要である。

【０００３】スペース・シャトルあるいは宇宙船内に存
在する状態では、使用されることのできる任意の冷却装
置に関して空間上及び動力の制限がある。従って、任意
のそのような冷却装置はコンパクトであり、且つ低い所
要動力を有していなければならない。その上、宇宙空間
には対流がないので、熱は冷却されるべき容器から伝導
性の熱伝達によって除去されなければならない。従っ
て、宇宙空間の微重力状態内の１つまたはそれ以上の飲
料缶を主に伝導性の熱伝達によって冷却することができ
るコンパクトな低電力冷却装置に対して本技術の必要性
が存在する。

【０００４】食料も冷却でき、及び／又は冷凍状態の選
択された量の食料を冷却できるような冷却装置に対して
本技術の必要性が存在する。

【０００５】従って、１つまたはそれ以上の飲料容器を
主に伝導性の熱伝達によって有効に冷却できる、宇宙空
間で使用するため冷却装置を提供することが本考案の主
要な目的である。

【０００６】隣接する冷却された食料貯蔵区域と食料フ
リーザー区画室とを含んでおり、スペース・シャトル貯
蔵ロッカー内に適合するように設計されたトレー（tra
y）の内側と同じ大きさに作られた単一のコンパクトな
ユニット内に缶クーラー部分と共に１体化されたそのよ
うな冷却装置を提供することが本考案の他の目的であ
る。

【０００７】非常にコンパクトであり、且つ低い所要電
力を有する冷却装置のための冷却発生器（refrigeratio
n generator）を提供することが本発明の他の目的であ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本考案の目的は、宇宙空
間の微重力状態において容器及び食料を冷却する冷却装
置において、ａ）該容器を容器貯蔵区域内に支持し且つ該食料を冷蔵
食料貯蔵区域内に支持する冷却区画室と、フリーザー区
画室とを規定しているハウジングであって、容器および
食料を該区画室に導入し且つ取り出すための出入り開口
と、該出入り開口を開閉する移動可能なふた手段とを有
しているハウジングと、ｂ）該容器および食料を伝導によって冷却するための該
区画室内のコールドプレート手段であって、該容器の外
部側壁部分と一致する形状であり、該側壁部分にしっか
りと係合するように弾力性の熱伝達材料の層をその上に
有する容器コールドプレートと、該容器コールドプレー
トから該冷蔵食料貯蔵区域内へ延びている食料コールド
プレートと、該フリーザー区画室内のフリーザーコール
ドプレートとを有しているコールドプレート手段と、ｃ）上記コールドプレートを、該フリーザー区画室およ
び該冷却区画室の内容物を冷却する温度に維持する熱電
気冷却手段とを具備することを特徴とする冷却装置を提
供することによって達成される。

【０００９】第１の実施態様では、冷却区画を形成して
いるハウジングは発泡断熱材から造られている。第２の
実施態様では、冷却区画室を形成しているハウジングは
アルミニウムのような薄い金属から造られており、そし
て冷却されるべき缶および食料及びハウジング内のコー
ルドプレートは、前記缶を完全に取り囲んでいる空気の
囲いを形成するためにハウジングの側壁から間隔をへだ
てている。宇宙空間に存在する状態の下で、空気は対流
熱伝達の存在しない中で非常に良好な絶縁体として作用
する。

【００１０】本考案はまた、適切な温度レベルにおいて
熱電素子およびフアンに電力を供給し、また電力の供給
を停止する温度制御手段と、脱熱器内で起こる可能性の
ある電流障害又は過度の熱からの冷却装置に対する損傷
を防ぐ安全回路とを含んでいる。

【００１１】

【実施例】本考案の目的およびその付随する利点は図面
を参照することによりより容易に明らかになるであろ
う。

【００１２】図１を参照すると、側壁１２Ｓを備えたク
ーラーハウジング１２と、底部壁１２Ｂと、出入り開口
（access opening）１６とを含んでいる冷却装置（ref
rigeration device）１０が例示されている。クーラー
ハウジング１２によって規定された冷却区画室内のクー
ラーハウジング１２内に、１９８５年４月１７日に出願
され、そして本発明と同じ譲受人に譲渡された米国特許
出願第７２４１５５号（特開昭６１−２４４７７１号）
に開示された形式の複数の宇宙缶ＳＣが配置されてい
る。取外し可能なふた１４が提供されており、これは、
ラッチ、蝶番、ねじ等（図示せず）の如き、任意の適切
な手段によって側壁１２Ｓの上部縁に固定されることが
できる。囲い２２を含んでいる、全体的に２０で指示さ
れた熱電気発生器がクーラーハウジング１２の１端に取
りつけられている。電力は電力コードＰＣを通って熱電
気発生器２０に供給される。図１に例示された如く、フ
アンＦは囲い２２の端部壁内に取りつけられており、且
つ図２および図３を参照して以下により詳細に説明され
ている方法で、空気吸入開口ＡＩおよび脱熱器の冷却フ
イン２６Ｆに作動的に関連づけられている。温度スイッ
チ装置ＴＳの位置が図１に仮想線で例示されており、こ
れは以下に説明する図５の温度制御回路の主制御装置で
ある。

【００１３】図２における図１の冷却装置の平面図を参
照すると、熱電気発生器２０の詳細が例示されている熱
電気発生器２０は冷却フイン２６Ｆを備えた脱熱器２６
と、１つまたはそれ以上の熱電素子（tharmo electric
element）２８と、熱伝達ブロック３０と、コールド
プレート（cold plate）３２とを含んでいる。脱熱器
２６は、ハウジング１２の１つの側壁１２Ｓを通り延び
ているボルト２１によって保護板２４に近接して囲い２
２内に取りつけられている。フアン取付板２３は保護板
２４の側壁上に適合するリム（rim）を有しており、且
つ、囲い２２内の高圧チャンバー（plenum chamber）
１８に面しているフアンの吸引側とともに中に取りつけ
られたフアンＦを含んでいる。また空気吸入開口ＡＩ
（図１）がフアン取付板２３内に提供されており、この
空気吸入開口ＡＩは空気が充気室（plenum）１８を通り
フアンＦから外へ冷却フイン２６Ｆ上をフアンＦによっ
て吸引されるのを許容する。フアンＦはボルト１９によ
って板２３に取りつけられており、そして脱熱器保護板
２４はボルト１７によってハウジング１２の側壁１２Ｓ
にボルト止めされている。

【００１４】熱電素子２８は任意の商業的に入手可能な
型式でもよく、また脱熱器２６の後背側および熱伝達ブ
ロック３０の正面に設けられている。熱伝達ブロック３
０は更に、コールドプレート３２に結合されている。

【００１５】宇宙空間では対流熱伝達がないので、本考
案のコールドプレート３２は、缶ＳＣの側壁による非常
に効率的な熱伝達を提供するように設計されている。こ
のような高い効率の伝導性の熱伝達を達成するために、
コールドプレート３２は、図３に最もよく例示された如
く、缶ＳＣの側壁部分に一致するように成形された金属
層３２Ａと、関連した缶ＳＣの側壁部分に隣接する金属
層３２Ａ上に、金属充填シリコーン・ゴムのような、弾
力性の（complient）熱伝達材料でできた薄い層３２Ｂ
とを含んでいる。コールドプレート３２はハウジング１
２の底部壁１２Ｂ上に置かれており、そして取外し可能
なふた１４の内側表面には、ふた１４が完全に閉じられ
ているとき缶ＳＣを弾力性の材料３２Ｂに抗してしっか
りバイアス（bias）するために各缶ＳＣの対向する側に
発泡パッド（pad）を備えている。即ち、缶ＳＣは、ふ
た１４が完全に閉じられているとき発泡パッド３４と弾
力性の材料３２Ｂとの間できつく押しつけられ、そして
ハウジング１２内の冷却区画室が密閉される。

【００１６】図３に例示された実施態様において、ハウ
ジング１２の壁は発泡断熱材料から造られている。しか
しながら、図４に例示された代りの実施態様では、ハウ
ジング１２の壁はアルミニウムのような薄い金属である
ことができる。

【００１７】ハウジング１２の壁が薄いアルミニウムで
ある図４を参照すると、適切な断熱が、コールドプレー
ト３２をゴム台３６によってハウジング１２の側壁から
離すことによって提供される。

【００１８】例示の如く、缶ＳＣはほとんど完全に空気
空間によって取り囲まれており、この空気空間は対流が
ないときに優秀な絶縁体をつくる。

【００１９】したがって、スペース・シャトル（space
shuttle）内に存在する状態において、図４のハウジン
グ構造の実施態様は缶ＳＣの効率的な冷却を提供する。
図４内の全ての部分は、ハウジング１２の側壁の上部縁
と、ふた１４の底部周辺縁との間の追加の発泡ガスケッ
トを除いて、図３の対応する部分に類似している。この
ガスケットはこの実施態様では密閉された空気空間を維
持するために望ましい。

【００２０】図５を参照すると、本考案の冷却装置のた
めの温度制御および電力供給システムの回路概略図が例
示されている。このシステムの心臓部は、負荷ラインＬ
１、Ｌ２を通りフアンＦおよび熱電素子２８に結合され
ている温度スイッチあるいは制御器ＴＳである。例示さ
れた如く、フアンＦおよび熱電素子２８は並列に接続さ
れているので、それらはいっしょにスイッチが入ったり
切れたりする。温度スイッチＴＳはまた、１対の温度セ
ンサーラインＳ１およびＳ２をそれぞれ脱熱器２６内の
第１の温度センサーＴＳＮ₁およびコールドプレート３
２内の第２の温度センサーＴＳＮ２に結合されている。
電力は、電力コードＰＣおよび温度スイッチＴＳを通り
システムに供給される。前記の好ましい実施態様におい
て供給される電力はスペース・シャトルあるいは宇宙船
内で容易に利用可能である直流２８ボルトである。

【００２１】温度スイッチＴＳはコールドプレート３２
の温度を制御し、且つ脱熱器２６の過熱を防止する。温
度スイツチＴＳはまた冷却器の電気系統を保護するため
の過電流手段を含む。典型的な作動状況において、温度
スイツチＴＳは、コールドプレート３２が３７゜Ｆ
（２.８℃）を越えると熱電素子２８およびフアンＦの
スイツチを入れ、そしてコールドプレート３２が３５゜
Ｆ（１.７℃）より下がると前記のスイツチを切る。も
し前記システム中の電流が５アンペアを越えれば、ある
いは脱熱気温度が２００゜Ｆ（９３.３℃）を越えれ
ば、スイツチＴＳは如何なる損傷をも防ぐために前記シ
ステムから電力の供給を切断する。

【００２２】本考案の冷却手段の好ましい実施態様は熱
電気発生器を含むが、冷却装置の他の形式も本考案の新
規なコールドプレートを冷却するのに利用されることが
できると理解されるべきである。凝縮器、圧縮機、およ
び蒸発器コイルを含む典型的な機械的冷却システムは普
通望まれるものより大きくなるが、そのシステムは本考
案のコールドプレート３２を、そのシステムの蒸発器コ
イルに直接熱的に接触するように置くことによつて、冷
やすのに利用されることができる。本考案のコールドプ
レートと組み合せて、発熱反応によつて冷やす装置のよ
うないくつかの形式の化学的冷却装置に使用することも
また可能である。しかしながら、熱電気発生器は、その
コンパクトな構造および低い所要電気エネルギーにより
好ましい実施態様である。

【００２３】宇宙空間において使用に適した冷却機／フ
リーザーの組み合せが図６乃至図９に例示されている。
この冷却機／フリーザーは、スペース・シヤトル貯蔵ロ
ツカー内に適合するように設計されたトレーの内側と同
じ寸法に作られることができる。

【００２４】図６は共通のハウジング１２Ａ内に並んで
配置された、容器区画室４０と、食料貯蔵区域４２とフ
リーザー区画室４４との相対的な位置を例示している。
これらのそれぞれの区画室の各々の中に、容器のコール
ドプレート３２と、食料コールドプレート４６と、そし
てフリーザーコールドプレート５６とがある。

【００２５】冷却機／フリーザーの容器冷却部分は熱電
気発生器２０を含めて図１乃至図４に例示された構造を
有する。食料貯蔵区域４２内の食料の冷却は、容器コー
ルドプレート３２の延長部である食料コールドプレート
４６によつて影響される。仕切り４８が、食料を容器Ｓ
Ｃ１から物理的に隔離するためにそれぞれのコールドプ
レート間に設けられている。食料コールドプレート４６
および仕切り４８の詳細が図９に例示されている。食料
コールドプレート４６は容器コールドプレート３２の延
長部であるから、貯蔵区域内の食料は、缶ＳＣと同じ熱
電気発生器２０によつても冷却される。フリーザー区画
室４４は、絶縁壁４５によつて食料貯蔵区域から分離さ
れており、且つ、別個の開閉ふた(access lid)１４Ａを
備えている。

【００２６】図７に例示された如く、ふた１４Ａは、別
個のハウジング５２内に配置されているフリーザー区画
室のための熱電気発生器５０の位置から反対側のハウジ
ング１２Ａの側部のＨにおいて蝶番留めされている。フ
リーザー区画室の周りのハウジング１２Ａの壁は発泡断
熱材５４で断熱されている。

【００２７】フリーザー区画室４４のために熱電気発生
器５０はインターステージプレート(interstageplate)
５８の両側に配置される複数のカスケード(cascaded)熱
電素子２８Ａの具備している。インターステージプレー
ト５８は発生器５０の脱熱器ＨＳをハウジング１２Ａの
１つの側壁を介してフリーザーコールドプレート５６に
結合している。

【００２８】図８に例示された如く、９つのカスケード
熱電素子２８Ａを設けることができ、そのうち３つがコ
ールドプレート側にそして６つの脱熱器側にある。これ
らの素子のカスケード配置(cascading)により、素子さ
らに大きな温度差を生ずるのを許容する。素子２８のカ
スケード配置は、脱熱器ＨＳ内の穴を通る導線Ｌ１、Ｌ
２によつて適切な電源に接続される。

【００２９】発生器５０にはまた、図６に示された矢印
の方向に脱熱器ＨＳ内に、且つそれを通して空気を吸引
する１対のフアンＦ１、Ｆ２を備えている。フアンＦ３
は、熱電気発生器２０の動作に関して図１に例示された
フアンＦと同じ機能を果たす。

【００３０】それぞれの熱電気発生器２０および５０を
オン及びオフにサイクル(cycle)して、冷却およびフリ
ーザー区画室を適切な温度に維持するために、電子制御
器ＥＣが設けられている。この制御器は２チヤンネル温
度スイツチを含んでいる。温度センサーが前記スイツチ
の第１チヤンネルから冷却器コールドプレート３２、４
６に延びている。発生器２０の熱電素子をオン及びオフ
にサイクルすることにより、容器区画室４０および食料
貯蔵区域４２は約３２゜Ｆ（０℃）に維持される。第２
の温度センサーが前記スイツチの第２のチヤンネルから
フリーゴーコルドプレート５６に延びている。同様の方
法で、素子２８Ａおよび発生器５０がサイクルされて、
フリーザー区画室４４を約０゜Ｆ（−１７.８℃）に維
持する。

【００３１】ここに説明されている冷却装置は本考案の
精神および範囲から逸脱することなく通常の当業者に行
なわれるように変更されることが出来ると理解されるべ
きである。

【図面の簡単な説明】

【図１】複数の飲料缶をその中に備えた本考案の冷却装
置を示している斜視分解図である。

【図２】図１の冷却装置の部分的断面を含む平面図であ
る。

【図３】図２を長手方向に切断したときの断面図であ
る。

【図４】図３に例示された構造に対する代りの実施態様
である本考案の冷却区画室の第２の実施態様の側部断面
図である。

【図５】本考案の冷却装置のための温度制御回路の概略
図である。

【図６】容器区画室、食料貯蔵区域、およびフリーザー
区画室の相対的位置を例示するためにふたを取り除いて
示した本考案による組合せ冷却機およびフリーザーの平
面図である。

【図７】フリーザー区画室およびそのための熱電冷却装
置の１つの可能な構造を示している図６の線７−７に沿
って切断したときの断面図である。

【図８】フリーザー脱熱器をフリーザーコールドプレー
トに結合しているインターステージプレート上の熱電素
子の位置を例示しているフリーザーの熱電冷却装置の斜
視図である。

【図９】図６の冷却機／フリーザーの容器コールドプレ
ートの１部分及び食料貯蔵区画室内に延びている食料コ
ールドプレートの拡大斜視図である。

【符号の説明】

１０冷却装置１２ハウジング１４ふた１６出入り開口２０熱電気発生器２２囲い２４保護板

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】宇宙空間の微重力状態において容器及び
食料を冷却する冷却装置において、ａ）該容器を容器貯
蔵区域内に支持し且つ該食料を冷蔵食料貯蔵区域内に支
持する冷却区画室と、フリーザー区画室とを規定している
ハウジングであって、容器および食料を該区画室に導入し且つ取り出すための
出入り開口と、該出入り開口を開閉する移動可能なふた
手段とを有しているハウジングと、ｂ）該容器および食料を伝導によって冷却するための該
区画室内のコールドプレート手段であって、該容器の外部側壁部分と一致する形状であり、該側壁部
分にしっかりと係合するように弾力性の熱伝達材料の層
をその上に有する容器コールドプレートと、該容器コー
ルドプレートから該冷蔵食料貯蔵区域内へ延びている食
料コールドプレートと、該フリーザー区画室内のフリー
ザーコールドプレートとを有しているコールドプレート
手段と、ｃ）上記コールドプレートを、該フリーザー区画室およ
び該冷却区画室の内容物を冷却する温度に維持する熱電
気冷却手段とを具備することを特徴とする冷却装置。
【請求項２】該容器を該弾力性の材料としっかりと係
合させるように強制する該ふた上の強制手段を含む請求
項１記載の冷却装置。
【請求項３】該強制手段が該ふたの内側表面上のフオ
ーム・パッドを含む請求項２記載の冷却装置。
【請求項４】該弾力性の材料が金属充填されたシリコ
ーン・ゴムを含む請求項１記載の冷却装置。
【請求項５】該ハウジングが発泡プラスチックから造
られている請求項１記載の冷却装置。
【請求項６】該ハウジングが薄い金属から造られてい
る請求項１記載の冷却装置。
【請求項７】該容器コールドプレートが、該ハウジン
グ内にあって、該側壁から延びている弾性的なスペーサ
ーによって、該出入り開口の反対側にある該側壁上に支
持されたいる請求項６記載の冷却装置。
【請求項８】該熱電気冷却手段が、該ハウジングの１
端上に取りつけられた囲い手段と、該囲い手段内の脱熱
器と、該囲い中で該脱熱器に結合された少くとも１個の
熱電素子と、該熱電素子を該ハウジング内の該コールド
プレートに結合する熱伝達ブロックとを含む請求項１記
載の冷却装置。
【請求項９】該囲い内に該脱熱器に整合したガス吸入
開口と、該囲い内に取付けられており、ガスを該ガス吸
入開口を通り、該脱熱器を横切り、且つ該囲いから吸引
するフアン手段と含んでいる請求項８記載の冷却装置。
【請求項１０】該脱熱器が複数の間隔をへだてた冷起
フインを含んでおり、そして該フアン手段が該空気吸入
開口を通り、且つ該フインの間に空気を吸引する請求項
９記載の冷却装置。
【請求項１１】該コールドプレートの温度が所定レベ
ルを越えたとき該フアン手段および該少くとも１つの熱
電素子を同時に係合し、且つ該温度が所定レベルより下
に落ちたときに該フアン手段および該熱電素子への電力
の供給を停止する温度制御手段を含む請求項１０記載の
冷却装置。
【請求項１２】該温度制御手段が、もし該素子への電
流が所定の限界を越えるか、あるいは該脱熱器の温度が
所定の限界を越えれば、該熱電素子および該フアン手段
への電力供給を遮断する安全回路手段を含んでいる請求
項１１記載の冷却装置。