KR20220121828A

KR20220121828A - 열전 냉장/냉동제품 저장 및 운송 냉각기

Info

Publication number: KR20220121828A
Application number: KR1020227023321A
Authority: KR
Inventors: 제스 에드워즈; 압히셰크 야다브; 데본 뉴먼; 오스틴 루이스
Original assignee: 포노닉, 인크.
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2020-12-28
Publication date: 2022-09-01
Also published as: US20210199353A1; WO2021134068A1; EP4081745A1; JP2023508480A; CN115003970A

Abstract

열전 냉장/냉동 제품 저장 및 운송을 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 일부 실시예들에서, 냉각기는 콜드 체인(cold chain) 또는 고객 요구사항들 내에서 내부 온도를 유지하기 위해 능동 열전 냉각을 포함한다. 능동 냉각기는 냉장 및 냉동 식품, 의료 또는 생물학적 제품 등의 저장 및 운송에 사용될 수 있다. 능동형 냉각기는 안정적이고 균일한 온도 제어를 유지한다. 일부 실시예들에서, 드롭 인 모듈(예를 들어, 착탈 가능/교체 가능)은 임의의 단열 상자를 능동 냉각으로 변환할 수 있다. 이는 높은 효율을 제공하는 상업용 운송 토트(tote)가 될 수 있다. 제어 로직은 온보드, 무선 및 네트워킹을 활용하기 위한 원격 모니터링/제어를 제공하기 위한 API로서 가능하게 될 수 있다. 사용 프로파일은 맞춤화될 수 있으며 가입 소프트웨어 패키지가 이를 가능하게 한다. 본 명세서에 설명된 해결책은 전체 상업적 스펙트럼에 걸쳐 사용될 수 있고, 대량의 플릿 시스템(fleet system)으로 통합될 준비가 될 수 있다.

Description

열전 냉장/냉동제품 저장 및 운송 냉각기

관련 출원

본 출원은 2019년 12월 26일에 출원된 가특허 출원 일련 번호 62/953,771의 이점을 주장하며, 그 개시 내용은 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.

본 개시는 휴대용 용기의 열전 냉각(thermoelectric cooling)에 관한 것이다.

소매 및 온라인 서비스에서 부패하기 쉬운 상품을 관리하려면 크고 값비싼 고정 온도 제어실(temperature control room)의 사용을 필요로 한다. 이는 물류 수요와 에너지 소비 모두에서 비효율적일 수 있다. 따라서, 이러한 문제에 대한 해결책을 제공하기 위한 시스템들 및 방법들이 필요하다.

열전 냉장/냉동 제품 저장 및 운송(transportation)을 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 일부 실시예들에서, 냉각기(예를 들어, 식품 또는 다른 부패하기 쉬운 물품 저장을 위한)는 콜드 체인 또는 고객 요구사항들 내의 내부 온도를 유지하기 위한 능동 열전 냉각(TEC)을 포함한다. 능동 TEC 툴링을 갖는 이러한 냉각기는 또한 본 명세서에서 "능동 냉각기"로 지칭된다. 일부 실시예에서, 능동 냉각기는 냉장 및 냉동 식품, 의료 또는 생물학적 제품 등의 저장 및 운송을 위해 사용된다. 능동 냉각기는 벽면 전력(wall power), 배터리, 또는 무선 전력 전송을 통해 전력을 공급받는 안정적이고 균일한 온도 제어를 유지한다.

일부 실시예에서, 드롭인(drop in) 모듈(예를 들어, 착탈가능/교체 가능)은 임의의 단열 상자를 능동 냉각(예를 들어, 냉동고)으로 변환할 수 있다. 일부 실시예에서, 높은 효율을 제공하는 상업용 운송 토트(tote)가 될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어 로직은 온 보드, 무선, 및 네트워킹을 활용하기 위해 원격 모니터링/제어를 제공하기 위한 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API)로서 가능하게(enabled) 될 수 있다. 일부 실시예들에서, 사용 프로파일은 맞춤화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 가입 소프트웨어 패키지는 이것을 가능하게 할 수 있다. 일부 실시예에서, 본 명세서에 설명된 해결책은 전체 상업적 스펙트럼에 걸쳐 사용될 수 있고, 대량의 플릿 시스템(fleet system)으로 통합될 준비가 될 수 있다.

일부 실시예에서, 능동 냉각기는 용기; 뚜껑이 용기의 내부에 접근하도록 개방되고 용기를 밀봉하도록 폐쇄될 수 있도록 용기에 부착된 뚜껑; 용기의 내부를 능동적으로 냉각하도록 동작 가능한 열전 히트 펌프를 포함하는 열 조립체를 포함한다.

일부 실시예에서, 열 조립체는 제어 방식에 따라 열전 히트 펌프를 제어하도록 구성된 처리 회로부를 더 포함한다.

일부 실시예에서, 처리 회로부는 용기의 내부 내에서 원하는 설정점 온도를 유지하기 위해 제어 방식에 따라 열전 히트 펌프를 제어하도록 구성된다.

일부 실시예에서, 처리 회로부는 원격 모니터링 및/또는 제어를 제공하도록 구성된다.

일부 실시예에서, 처리 회로부는 온보드 액세스, 무선 액세스 및 네트워크 액세스로 구성된 그룹 중 하나 이상에 대한 원격 모니터링 및/또는 제어를 제공하도록 구성된다.

일부 실시예에서, 열 조립체는 열 수용 시스템(heat accept system) 및 열 제거 시스템(heat reject system)을 더 포함한다.

일부 실시예에서, 열 수용 시스템은 능동 냉각기의 내부로부터 열 조립체의 저온측으로 열을 전달하기 위한 컴포넌트를 포함하고, 열 제거 시스템은 열 조립체의 고온측으로부터 주변 환경으로 열을 전달하기 위한 컴포넌트를 포함한다.

일부 실시예에서, 능동 냉각기는 또한 무선 전력 전송을 통해 유선 전원 및/또는 무선 전원으로부터 전력을 수신하기 위한 회로부를 포함한다.

일부 실시예에서, 능동 냉각기는 또한 능동 냉각기와 저장(storage) 및 인출(retrieval) 시스템 도크(dock) 사이의 상호 작용을 가능하게 하는 자동화 저장 및 인출 시스템 상호 작용 특징부를 포함한다.

일부 실시예에서, 열 조립체는 착탈식 모듈을 포함한다.

일부 실시예에서, 착탈식 모듈은 용기의 내부를 능동적으로 냉각하도록 동작 가능한 열전 히트 펌프를 포함하는 열 조립체를 포함하고; 착탈식 모듈은 임의의 단열 상자를 능동 냉각으로 변환할 수 있다.

일부 실시예에서, 열 조립체는 또한 제어 방식에 따라 열전 히트 펌프를 제어하도록 구성된 처리 회로부를 포함한다.

일부 실시예에서, 처리 회로부는 원하는 설정점 온도를 유지하기 위해 제어 방식에 따라 열전 히트 펌프를 제어하도록 구성된다.

일부 실시예에서, 열 수용 시스템은 내부로부터 열 조립체의 저온측으로 열을 전달하기 위한 컴포넌트를 포함하고, 열 제거 시스템은 열 조립체의 고온측으로부터 주변 환경으로 열을 전달하기 위한 컴포넌트를 포함한다.

일부 실시예에서, 착탈식 모듈은 또한 무선 전력 전송을 통해 유선 전원 및/또는 무선 전원으로부터 전력을 수신하기 위한 회로부를 포함한다.

일부 실시예에서, 착탈식 모듈은 또한 착탈식 모듈과 저장 및 인출 시스템 도크(dock) 사이의 상호 작용을 가능하게 하는 자동화 저장 및 인출 시스템 상호 작용 특징부를 포함한다.

일부 실시예에서, 착탈식 모듈은 또한 용기를 포함한다.

일부 실시예에서, 용기의 내부를 능동적으로 냉각하도록 동작 가능한 열전 히트 펌프를 포함하는 열 조립체를 포함하는 착탈식 모듈을 동작시키는 방법이 제공되며, 여기서 착탈식 모듈은 임의의 단열 상자를 능동 냉각으로 변환할 수 있다. 이 방법은 용기에 설치되는 단계; 그리고 제어 방식에 따라 열전 히트펌프를 제어하는 단계를 포함한다.

일부 실시예에서, 방법은 또한 용기의 내부 내에서 원하는 설정점 온도를 유지하기 위해 제어 방식에 따라 열전 히트 펌프를 제어하는 단계를 포함한다.

일부 실시예에서, 방법은 또한 착탈식 모듈의 원격 모니터링 및/또는 제어를 제공하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 착탈식 모듈의 원격 모니터링 및/또는 제어를 제공하는 단계는 온보드 액세스 제공, 무선 액세스 제공 및 네트워크 액세스 제공하는 단계로 구성된 그룹 중 하나 이상을 포함한다.

일부 실시예에서, 방법은 또한 용기의 내부로부터 열 조립체의 저온측으로 열을 전달하는 단계; 및 열 조립체의 고온측으로부터 주변 환경으로 열을 전달하는 단계를 포함한다.

일부 실시예들에서, 방법은 또한 무선 전력 전송을 통해 유선 전원으로부터 및/또는 무선 전원으로부터 전력을 수신하는 단계를 포함한다.

당업자는 본 개시내용의 범위를 인식하고 첨부 도면과 관련하여 바람직한 실시예에 대한 다음의 상세한 설명을 읽은 후에 본 개시내용의 추가적인 양태를 실현할 것이다.

본 명세서에 통합되고 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면은 본 개시내용의 여러 양태를 예시하고, 설명과 함께 본 개시내용의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 통합된 자동화 제어 및 모니터링과 결합된 휴대용, 자체 내장형, 냉장 또는 냉동 시스템의 활용을 예시한다.
도 2 및 도 3A 및 3B는 본 개시의 실시예에 따른 능동 냉각기의 예시적인 실시예를 예시한다.
도 4는 본 개시의 일부 실시예에 따른 능동 냉각기를 포함하는 시스템을 예시한다.
도 5는 본 개시의 일부 실시예에 따른 능동 냉각기의 통신 및 제어를 위한 흐름도이다.

이하에서 제시되는 실시예들은 당업자가 실시예들을 실행하고 실시예들을 실행하는 최상의 모드를 예시할 수 있게 하기 위해 필요한 정보를 나타낸다. 첨부된 도면에 비추어 다음 설명을 읽을 때, 당업자는 본 개시의 개념을 이해하고 본 명세서에서 특별히 다루지 않은 이러한 개념의 적용을 인식할 것이다. 이러한 개념 및 애플리케이션은 본 개시내용 및 첨부된 청구범위의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어가 다양한 엘리먼트를 설명하기 위해 본 명세서에서 사용될 수 있지만, 이들 엘리먼트는 이러한 용어에 의해 제한되어서는 안된다는 것이 이해해야 한다. 이러한 용어들은 한 엘리먼트를 다른 엘리먼트와 구별하는 데만 사용된다. 예를 들어, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 엘리먼트는 제2 엘리먼트로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 엘리먼트도 제1 엘리먼트로 명명될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "및/또는"이라는 용어는 관련된 나열된 항목 중 하나 이상의 임의의 및 모든 조합을 포함한다.

또한 어떤 엘리먼트가 다른 엘리먼트에 "연결되어" 있다거나 "결합되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 엘리먼트에 직접적으로 연결되어 있거나 결합되어 있을 수도 있으며, 중간 엘리먼트가 존재할 수도 있다는 것도 이해되어야 할 것이다. 반면 어떤 엘리먼트가 다른 엘리먼트에 "직접 연결" 또는 "직접 결합"되어 있다고 언급되는 경우에는 중간 엘리먼트는 존재하지 않는다.

비록 "상부(upper)", "하부(lower)", "바닥(bottom)", "중간(intermediate)", "가운데(middle)", "상단(top)" 등의 용어들이 다양한 엘리먼트들을 설명하기 위해 본 명세서에서 사용될 수 있지만, 이러한 엘리먼트들은 이러한 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다는 것이 이해되어야 한다. 이러한 용어들은 한 엘리먼트를 다른 엘리먼트와 구별하는 데만 사용된다. 예를 들어, 본 개시의 범위를 벗어나지 않으면서, 제1 엘리먼트는 "상부" 엘리먼트로 명명될 수 있고, 유사하게, 제2 엘리먼트는 이들 엘리먼트의 상대 배향에 따라 "상부" 엘리먼트로 명명될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시의 제한 의도는 아니다. 본 명세서에서 사용되는 단수 형태 "하나(a)", "한(an)" 및 "그(the)"는 문맥이 달리 명백히 나타내지 않는 한, 복수 형태도 포함하는 것으로 의도된다. 본 명세서에서 사용될 때 "포함한다(comprises)", "포함하는(comprising)", "포함한다(includes)" 및/또는 "포함하는(including)"이라는 용어는 언급된 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 엘리먼트들 및/또는 컴포넌트들의 존재를 명시하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 엘리먼트들, 컴포넌트들 및/또는 이들의 그룹들의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것이 추가로 이해될 것이다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 명세서 및 관련 기술의 맥락에서 그 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명시적으로 정의하지 않는 한, 이상적이거나 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않을 것이라는 것이 더 이해될 것이다.

소매 및 온라인 서비스에서 부패하기 쉬운 상품을 관리하려면 크고 값비싼 고정 온도 제어실(temperature control room)의 사용을 필요로 한다. 이는 물류 수요와 에너지 소비 모두에서 비효율적일 수 있다. 통합된 자동화 제어 및 모니터링과 결합된, 휴대용, 자체-내장, 냉장 또는 냉동 시스템의 활용은 식품 안전을 양보하지 않고 동시에 폐기물 및 식품 부패를 제거하지 않으면서 입고 배달부터 소매 진열, 창고 보관, 도로변 픽업 및 가정 배달을 통해 상인의 부패하기 쉬운 재고 관리의 유연성을 상당히 향상시킬 수 있다.

도 1은 통합된 자동화 제어 및 모니터링과 결합된 휴대용, 자체 내장형, 냉장 또는 냉동 시스템의 활용을 예시한다. 일부 실시예에서, 상품을 갖는 용기는 다른 용기 내로 적재될 수 있다. 이러한 용기는 무선으로 제어 및 추적될 수 있다. 일부 실시예에서, 이들 용기는 재고 제어 영역 및/또는 용기에 전력을 제공하는 영역에 부착될 수 있다. 일부 실시예에서, 착탈식 모듈은 열전 디바이스 및 연관된 제어 메커니즘을 포함할 수 있다. 이는 능동적인 냉각을 제공하기 위해 단열 용기에 추가될 수 있다.

식료품(grocery), 공급망(supply chain), 배달, 및 다른 식품 콜드 체인 적용에서 상업적 냉장/냉동 식품 저장 및 운송을 위한 현재의 방법은 다음과 같다:

기존 HVAC를 사용하여 창고 위치를 콜드 체인 준수(compliant) 온도로 대규모 냉각.

이와 비교하여, 열전 상업용 냉장/냉동 식품 저장은 창고 밖에서 상품을 운송하는 동안 필요 콜드 체인 준수(cold chain compliance)의 지점, 공간의 효율적인 사용, 및 능동 콜드 체인 준수를 유지하는 능력을 가능하게 한다.

단기간 식품 운송 및 저장을 위해 사용되는 단열 냉각기의 아이스 팩. 저장 볼륨 내의 핫/콜드 스팟과, 콜드 체인 준수로부터 모니터링되지 않는 이탈의 위험.

이와 비교하여, 열전 상업용 냉장/냉동 식품 저장은 저장 공간 전체에 걸쳐 콜드 체인 준수(cold chain compliance)의 지속적인 모니터링 및 안정적이고 균일한 온도 제어를 가능하게 한다.

콜드 체인 또는 고객 요구 사항 내의 내부 온도를 유지하기 위해 능동 열전(TEC) 냉각을 갖는 냉각기(예를 들어, 식품 또는 다른 부패하기 쉬운 물품 저장용)가 본 명세서에 개시된다. 능동 TEC 냉각을 갖는 이러한 냉각기는 또한 본 명세서에서 "능동 냉각기"로 지칭된다. 일부 실시예에서, 능동 냉각기는 냉장 및 냉동 식품, 의료 또는 생물학적 제품 등의 저장 및 운송을 위해 사용된다. 능동 냉각기는 벽면 전력(wall power), 배터리, 또는 무선 전력 전송을 통해 전력을 공급받는 안정적이고 균일한 온도 제어를 유지한다.

능동 냉각기의 일 실시예가 도 2 및 도 3A 및 3B에 예시되어 있다. 도 2는 용기의 내부를 능동적으로 냉각하도록 동작 가능한 열전 히트 펌프를 포함하는 열 조립체를 포함하는 착탈식 모듈일 수 있는 능동 냉각기(200)를 예시한다. 착탈식 모듈은 임의의 단열 상자를 능동 냉각으로 변환할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 능동 냉각기(200) 및 저장 및 인출 시스템 도크(402)를 포함하는 시스템(400)의 개략도가 도 4에 예시되어 있다. 예시된 바와 같이, 능동 냉각기(200)는 다음의 컴포넌트를 포함한다. 일부 대안적인 실시예들에서, 능동 냉각기(200)는 예시된 컴포넌트들 모두를 포함하지 않을 수 있거나, 도 4에 예시되지 않은 추가적인 또는 대안적인 컴포넌트들을 포함할 수 있다는 것에 유의한다. 도 4에 예시된 능동 냉각기(200)의 예의 컴포넌트들은 다음과 같다:

용기(404): 용기(404)(본 명세서에서 "토트" 용기(404)로도 지칭됨)는 냉각될 물품(들)이 배치되는 단열 용기이다. 용기(404)의 벽은 원하는 단열체(예를 들어, 폼)를 사용하여 단열될 수 있다.

뚜껑(406): 뚜껑(406)은, 이 예에서, 힌지(408)를 통해 용기(404)에 부착된다. 뚜껑(406)은 용기(404) 내로 물품(들)을 배치하거나 용기(404)로부터 물품(들)을 제거하기 위해 개방 및 폐쇄될 수 있다.

힌지(408): 뚜껑(406)이 전술한 바와 같이 개방 및 폐쇄될 수 있도록, 힌지(408)는 뚜껑(406)을 용기(404)에 부착한다.

뚜껑 센서(410): 뚜껑 센서(410)는 뚜껑(406)이 개방 또는 폐쇄된 때를 감지하는 센서이다. 뚜껑 센서(410)의 출력은 유선 또는 무선 연결을 통해 열 조립체(412)에 제공된다. 뚜껑 센서(410)의 출력은, 예를 들어, 능동 냉각기(200) 내에서 원하는 설정점 온도를 유지하기 위해 사용되는 TEC를 제어하기 위해 열 조립체(412)에 의해 구현되는 제어 방식에서 사용될 수 있다.

열 조립체(412):

제어 보드(414): 제어 보드(414)는 전자 장치(예를 들어, ASIC(Application Specific Integrated Circuit), CPU(Central Processing Unit), FPGA(Field Programmable Gate Array) 등과 같은 프로세서(들) 뿐만 아니라 제어 방식에 따라 (예를 들어, 프로세서(들)로부터의 디지털 출력 신호를 대응하는 아날로그 신호로 변환하는 것을 통해) 프로세서(들)의 제어 하에 TEC를 구동하기 위한 디지털 대 아날로그(D/A) 변환기(들) 또는 유사한 회로부)를 포함한다. 제어 방식은 용기(404) 내의 온도 센서(들)로부터의 출력(들)뿐만 아니라 뚜껑 센서(410)의 출력을 고려할 수 있다. 제어 방식은 원하는 설정점 온도가 용기(404) 내에서 유지되도록 TEC를 제어하기 위해 그러한 입력들을 사용한다. 일부 실시예들에서, 제어 방식은 미국 특허 출원 공개 US 2013/0291555, 미국 특허 출원 공개 US 2015/0075184, 미국 특허 제9,581,362호, 미국 특허 제10,458,683호, 및 미국 특허 제9,593,871호에 설명된 제어 방식들 중 하나 이상을 포함하고, 이는 본 명세서에 참고로 포함된다.

열 모듈(416): 열 모듈(416)은 TEC뿐만 아니라 용기(404)로부터 열을 추출하고 추출된 열을 주변 환경(즉, 능동 냉각기(200) 외부의 환경)으로 제거하기 위한 다양한 열 전달 컴포넌트를 포함한다. 일부 실시예에서, 열 모듈(416)은 본 명세서에 참조로서 포함되는 미국 특허 제9,144,180호에 설명된 것과 같은 히트 펌프를 포함한다. 열 추출(즉, 열 수용) 및 열 제거를 위해, 열 모듈(416)은, 예를 들어, 열 수용 시스템(예를 들어, 능동 냉각기(200)의 내부로부터 TEC/히트 펌프의 저온측으로 열을 전달하기 위한 열사이폰 또는 다른 수동 또는 능동 열교환 컴포넌트(들)) 및 열 제거 시스템(예를 들어, TEC/히트 펌프의 고온측으로부터 주변 환경으로 열을 전달하기 위한 열사이폰 또는 다른 능동 또는 수동 열교환 컴포넌트들)을 포함할 수 있다.

무선/유선 전력 수신기(418): 무선/유선 전력 수신기(418)는 유선 전원(예를 들어, 전기 콘센트 또는 배터리)으로부터 또는 무선 전력 전송을 통해 무선 전원으로부터 전력을 수신하기 위한 회로부를 포함한다.

온도 제어 센서(420): 온도 제어 센서(420)는 능동 냉각기(200) 내의 온도를 감지하고, 제어 방식을 구현하기 위해 제어 보드(414)에 의해 사용하기 위해 열 조립체(412)에 이 온도를 표시하는 신호를 제공하는 센서이다.

제품 홀딩 특징부(422): 제품 홀딩 특징부(422)는 용기(404) 내에 원하는 물품(들)을 홀딩하는 특징부(예를 들어, 트레이(들), 랙(들) 등)이다.

자동화 저장 및 인출 시스템 상호 작용 특징부(424): 자동화 저장 및 인출 시스템 상호 작용 특징부(424)는 (예를 들어, 사용자를 통해 원하는 설정점 온도의 설정을 가능하게 하고, 능동 냉각기(200)의 내부 온도의 보고를 가능하게 하는 등의) 능동 냉각기(200)와 저장 및 인출 시스템 도크(402) 사이의 상호 작용을 가능하게 하는 특징부(예를 들어, 전자 장치)이다.

외부 운반(carry) 핸들(426): 외부 운반 핸들(426)은 사용자에 의해 및/또는 예를 들어 창고 내에서 능동 냉각기(200)를 이동시키기 위한 일부 자동화 시스템에 의해 능동 냉각기(200)의 운반을 가능하게 하는 핸들이다.

유닛 식별 라벨 바코드(428): 유닛 식별 라벨 바코드(428)는 이러한 특정 능동 냉각기(200)의 식별을 가능하게 하는 바코드 라벨이다.

일부 실시예에서, 능동 냉각기(200)는 열전 냉각기(예를 들어, 착탈식 또는 내장된 모듈(예를 들어, 열 모듈(416))에서 냉각기(200)에 직접 설치된 TEC 조립체)를 특징으로 하는 능동 단열 냉각기이다.

일부 실시예에서, 콜드 체인 준수(cold chain compliance)는 열전 조립체의 능동 모니터링 및 제어(예를 들어, 열전 조립체(412)의 능동 모니터링 및 제어)에 의해 유지된다.

일부 실시예에서, 능동 냉각기(200)는 1°C까지 온도를 달성한다.

일부 다른 실시예에서, 능동 냉각기(200)는 -22°C까지 온도를 달성한다.

일부 실시예에서, 능동 냉각기(200)로부터의 저온측 열 운송(예를 들어, 능동 냉각기(200)의 내부로부터 TEC/히트 펌프의 저온측으로의 열 운송)은 강제 대류 또는 냉벽(cold wall) "수용" 회로를 통해 달성된다. 일부 실시예들에서, CO₂는 냉매로서 사용된다.

일부 실시예에서, 냉각된 챔버로부터의 열(예를 들어, 공기 냉각기(200)의 내부로부터의 열) 및 전력 공급은 핀 열 파이프 열 교환기를 통해 (예를 들어, TEC/히트 펌프의 고온측으로부터) 제거된다. 일부 실시예에서, 물이 냉매로서 사용된다. 일부 실시예에서, 팬으로부터의 공기는 핀 히트 파이프 열교환기 위로 이동된다.

일부 실시예에서, 상변화 물질 열에너지 저장 시스템(phase change material thermal energy storage system)은 냉각 시스템이 꺼진 상태에서 운송 및 저장의 장기간 동안 내용물을 보존하기 위해 냉각기의 벽에 선택적으로 통합된다.

일부 실시예에서, 저온 측 수용 열 교환기를 위한 단열 커버는 오프 상태에서 능동 냉각기(200)의 온도 홀딩 능력을 향상시키기 위해 선택적으로 사용된다.

일부 실시예에서, 냉각된 챔버 내에서 일관되고 균일한 온도 분포를 달성하기 위해 공기흐름을 유도하기 위한 내부 도관이 포함된다.

일부 실시예에서, 능동 냉각기(200)는 습기로부터 보호하고 뜨거운 공기 및 가벼운 비와 같은 실외 기상 조건에 안전하게 노출될 수 있도록 코팅 및 밀봉을 포함한다.

일부 실시예에서, 능동 냉각기(200)는 Wifi, 블루투스, 또는 근거리 통신 기술을 통해 감시 시스템(supervisory system)에 통신할 수 있지만, 이들 기술에 제한되지 않는다. 이러한 감시 시스템은 도 4의 도크(402)를 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 능동 냉각기(200)는 (예를 들어, 자동화 저장 및 인출 시스템 상호 작용 특징부(424)를 통해) 유지 보수를 감소시키기 위해 감시 시스템에 대한 고장 진단 및 보고 능력을 갖는다.

일부 실시예에서, 콜드 체인 준수를 위한 온도 데이터는 국부적으로 및/또는 무선으로 추적되고 저장된다. 배터리 전력 동작은 운송 동안 포함하여 연속적인 온도 추적을 가능하게 한다.

일부 실시예에서, 능동 냉각기(200)는 하나 이상의 창고 자동화 또는 수동 저장 및 인출 시스템과 호환가능하다. 일부 실시예에서, 자동화 시스템은 활성화된(즉, 사용 중인) 능동 냉각기(200)의 개수 및 각각의 활성화된 능동 냉각기(200)에 대한 온도 설정을 관리할 수 있다. 일부 실시예에서, 능동 냉각기(200)는 능동 냉각기(200)의 상태 및 온도(즉, 내부 온도)에 대한 실시간 피드백을 제공하기 위한 온보드 진단을 포함한다. 일부 실시예에서, 능동 냉각기(200)(예를 들어, 제어 보드(414))는 오류 메시지를 생성하고 오류 메시지를 통신한다(예를 들어, 오류 메시지를 도크(402)에 또는 도크(402)를 통해 일부 중앙 시스템에 통신하거나, 원하는 유선 또는 무선 네트워크 인터페이스를 사용하여 오류 메시지를 통신하거나, 또는 온보드 표시자, 예를 들어, 능동 냉각기(200)를 시각적으로 검사하는 사람에게 보이는 표시기를 통해 오류 메시지를 통신한다).

도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 능동 냉각기(200)의 통신 및 제어 절차를 예시하는 흐름도이다.

토트 사용

토트(즉, 능동 냉각기(200))는 수요가 냉장고 또는 냉동고 공간이 필요하다는 것을 표시할 때까지 전력 차단 상태로 저장되도록 의도된다. 이것은 농장, 소매점 점원, 창고 또는 저장 시스템에 수요에 따라 최대 양의 온도 제어 공간을 갖거나 온도 제어 공간을 갖지 않을 수 있다. 수동 사용자는 토트(200)를 국부적으로 활성화할 수 있거나, 또는 중앙 제어 시스템은 원하는 제어 방식(예를 들어, loT 알고리즘) 또는 직접 요구에 의해 지시된 바와 같이 초기화하기 위해 원하는 용량을 요구할 수 있다. 토트(200)가 원하는 설정점에 도달할 때, 그것은 시각적 및/또는 청각적 경보들로 국부적으로 보고하고 및/또는 네트워크를 통해, 그것이 사용할 준비가 되었음을 보고할 수 있다. 이 아키텍처를 통해 재고 저장, 소매 전시 및 고객 주문 관리에 공간 및 에너지를 가장 효율적으로 사용할 수 있다. 토트(200)는 통신, 운송 픽업 및 배달 서비스를 용이하게 하는 확장된 오프-그리드(off-grid) 동작을 허용하는 온보드 배터리 시스템을 가질 수 있다.

모듈식 도크(Modular Dock)

모듈식 도킹 시스템(예를 들어, 도크(402)를 포함하는 모듈식 시스템)은 수동 카트, 운송 차량, 소매 선반, 창고 랙, 자동화 저장 및 인출 시스템, 고객 홈 키오스크 등에 설치를 수용할 수 있다. 이들 시스템 모두는 잠재적으로 네트워크 연결을 통해 토트(200)와 물리적으로 보안, 전력, 충전 및 통신하고 중앙 제어 시스템에 보고하는 능력을 갖는다. 이 능력은 채택이 확대됨에 따라 단일 모드 동작에서 다목적 모드로의 사용 사례 확장을 용이하게 한다. 일부 실시예들에서, 도크/랙킹(racking) 시스템(예를 들어, 도크(402))은 유선 또는 무선 중 어느 하나의 1차 전력뿐만 아니라 온보드 배터리 시스템들에 대한 충전 능력들을 제공한다. 도크(402)는 더 다양한 입력 전원들을 수용하기 위해 필요할 때 전력 변환 시스템으로서 동작할 수 있다. 도크(402)는 또한 상태를 위해 토트를 주기적으로 폴링(polling)하고 이를 중앙 제어 시스템에 보고할 유선 네트워크 인터페이스 및 확장 범위 무선 인터페이스의 역할을 할 수 있다.

수동 카트:

수동 카트는 토트(200)를 단일 유닛 또는 다중 토트 어레이로서 운송하는 데 사용될 수 있다. 배터리 시스템은 전체 어레이에 확장된 전력을 제공할 수 있다. 이러한 카트는 필요에 따라 실외 또는 실내에서 소매 환경에서 수확(harvest) 또는 주문 수집을 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다. 카트는 필요한 경우 모든 온보드 토트에 대해 확장된 배터리 동작을 제공할 수 있다.

운송 차량:

재고 또는 맞춤 주문을 운송하는 차량은 모듈식 토트 저장 또는 랙킹과 통합될 수 있다. 이러한 시스템들은 차량 전력 시스템에 자제-내장(self-contained) 또는 완전히 통합된 전력 및 네트워크 시스템에 통합될 수 있다. 이것은 소매점 또는 창고위치로/로부터 확장된 범위 배달을 가능하게 하는 무한 온도 홀드오버(indefinite temperature holdover)를 제공한다.

소매 선반(Retail Shelving):

소매 선반은 부패하기 쉬운 상품을 위한 벌크 물품 전시를 허용하도록 도킹 시스템과 통합될 수 있다. 이들은 특수 위치뿐만 아니라 엔드캡 또는 중간 통로 위치에도 통합될 수 있다.

창고 랙(Warehousing Racks):

중앙 창고 랙은 도킹 시스템과 통합되어 중앙 냉장 및 냉동 공간 대비 임의의 이용 가능한 슬롯에 국부적인 온도 제어 공간을 제공할 수 있다. 따라서 공간을 보다 효율적으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 고객 주문을 위한 작업흐름(workflow)을 단일 위치에 보관할 수 있어 주문/배달 실수의 위험을 줄일 수 있다.

자동화 저장 및 인출 시스템:

자동화 재고 및 주문 관리 시스템은 제한된 가용 공간 내에서 표준 및 부패하기 쉬운 품목을 위해 필요에 따라 공간을 보다 잘 활용할 수 있다. 중앙 집중식 제어 및 모니터링과 결합하여 공간의 가장 효율적 사용 및 최소 에너지 소비를 가능하게 하는 동시에, 동일한 시스템 내에서 저장될 고객의 주문뿐만 아니라 장기간 제품 저장의 조정할 수 있으며, 저장에서 인출로 풀링될(pulled) 때 실수나 혼선의 위험을 최소화할 수 있다.

고객 홈 키오스크:

가정용 배달 키오스크는 호환 가능한 도킹 스테이션(docking station)이 부패하기 쉬운 상품에 대한 무한 온도 제어를 제공하도록 허용할 수 있다. 고객 키오스크를 사용하면 무인 배달을 가능하게 한다. 이것은 배달이 이루어질 때 사람이 집에 있을 필요가 없고 부패하기 쉬운 물품이 분실되거나 망가지지 않도록 함으로써 택배 서비스의 효율성과 효과를 크게 높일 수 있다.

실시예 1: 다음을 포함하는 능동 냉각기(200): 용기(404); 상기 용기(404)의 내부에 접근하도록 개방되고 상기 용기(404)를 밀봉하도록 폐쇄될 수 있도록 상기 용기(404)에 부착된 뚜껑(406); 상기 용기(404)의 내부를 능동적으로 냉각하도록 동작 가능한 열전 히트 펌프를 포함하는 열 조립체(412).

실시예 2: 실시예 1에 있어서, 열 조립체(414)는 제어 방식에 따라 열전 히트 펌프를 제어하도록 구성된 처리 회로부를 포함하는 능동 냉각기(200).

실시예 3: 실시예 2의 능동 냉각기(200)로서, 처리 회로부는 용기(404)의 내부 내에서 원하는 설정점 온도를 유지하기 위해 제어 방식에 따라 열전 히트 펌프를 제어하도록 구성되는 능동 냉각기(200).

실시예 4: 실시예 1 내지 실시예 3 중 어느 한 실시예에 따른 능동 냉각기(200)에서, 열 조립체(412)는 열 수용 시스템 및 열 제거 시스템을 더 포함한다.

당업자는 본 개시의 바람직한 실시예에 대한 개선 및 수정을 인식할 것이다. 이러한 모든 개선 및 수정은 본 명세서에 개시된 개념 및 다음의 청구항의 범위 내에서 고려된다.

Claims

능동 냉각기(200)에 있어서,
용기(404);
상기 용기(404)의 내부에 접근하도록 개방되고 상기 용기(404)를 밀봉하도록 폐쇄될 수 있도록 상기 용기(404)에 부착된 뚜껑(406); 및
상기 용기(404)의 내부를 능동적으로 냉각하도록 동작 가능한 열전 히트 펌프를 포함하는 열 조립체(412)를 포함하는, 능동 냉각기.
제1항에 있어서, 상기 열 조립체(412)는 제어 방식에 따라 상기 열전 히트 펌프를 제어하도록 구성된 처리 회로부를 더 포함하는, 능동 냉각기(200).
제2항에 있어서, 상기 처리 회로부는 상기 용기(404)의 상기 내부 내에서 원하는 설정점 온도를 유지하기 위해 상기 제어 방식에 따라 상기 열전 히트 펌프를 제어하도록 구성되는, 능동 냉각기(200).
제2항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 회로부는 원격 모니터링 및/또는 제어를 제공하도록 구성되는, 능동 냉각기(200).
제4항에 있어서, 상기 처리 회로부는 온보드 액세스, 무선 액세스 및 네트워크 액세스로 구성된 그룹 중 하나 이상에 대한 상기 원격 모니터링 및/또는 제어를 제공하도록 구성되는, 능동 냉각기(200).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 조립체(412)는 열 수용 시스템 및 열 제거 시스템을 더 포함하는, 능동 냉각기(200).
제6항에 있어서, 상기 열 수용 시스템은 상기 능동 냉각기(200)의 내부로부터 상기 열 조립체(412)의 저온측으로 열을 전달하기 위한 컴포넌트들을 포함하고, 상기 열 제거 시스템은 상기 열 조립체(412)의 고온측으로부터 주변 환경으로 열을 전달하기 위한 컴포넌트들을 포함하는, 능동 냉각기(200).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 무선 전력 전송을 통해 유선 전원 및/또는 무선 전원으로부터 전력을 수신하기 위한 회로부를 더 포함하는, 능동 냉각기(200).
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 능동 냉각기(200)와 저장 및 인출 시스템 도크(400) 사이의 상호작용을 가능하게 하는 자동화 저장 및 인출 시스템 상호작용 특징부(424)를 더 포함하는, 능동 냉각기(200).
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 조립체(412)는 착탈식 모듈을 포함하는, 능동 냉각기(200).
착탈식 모듈로서,
용기(404)의 내부를 능동적으로 냉각하도록 동작 가능한 열전 히트 펌프를 포함하는 열 조립체(412)를 포함하고;
상기 착탈식 모듈은 임의의 단열 상자를 능동 냉각으로 변환할 수 있는, 착탈식 모듈.
제11항에 있어서, 상기 열 조립체(412)는 제어 방식에 따라 상기 열전 히트 펌프를 제어하도록 구성된 처리 회로부를 더 포함하는, 착탈식 모듈.
제12항에 있어서, 상기 처리 회로부는 원하는 설정점 온도를 유지하기 위해 상기 제어 방식에 따라 상기 열전 히트 펌프를 제어하도록 구성되는, 착탈식 모듈.
제12항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 회로부는 원격 모니터링 및/또는 제어를 제공하도록 구성되는, 착탈식 모듈.
제14항에 있어서, 상기 처리 회로부는 온보드 액세스, 무선 액세스 및 네트워크 액세스로 구성된 그룹 중 하나 이상에 대한 상기 원격 모니터링 및/또는 제어를 제공하도록 구성되는, 착탈식 모듈.
제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 조립체(412)는 열 수용 시스템 및 열 제거 시스템을 더 포함하는, 착탈식 모듈.
제16항에 있어서, 상기 열 수용 시스템은 상기 용기(404)의 내부로부터 상기 열 조립체(412)의 저온측으로 열을 전달하기 위한 컴포넌트들을 포함하고, 상기 열 제거 시스템은 상기 열 조립체(412)의 고온측으로부터 주변 환경으로 열을 전달하기 위한 컴포넌트들을 포함하는, 착탈식 모듈.
제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 무선 전력 전송을 통해 유선 전원 및/또는 무선 전원으로부터 전력을 수신하기 위한 회로부를 더 포함하는, 착탈식 모듈.
제11항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 착탈식 모듈과 저장 및 인출 시스템 도크(400) 사이의 상호 작용을 가능하게 하는 자동화 저장 및 인출 시스템 상호 작용 특징부(424)를 더 포함하는, 착탈식 모듈.
제11항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기(404)를 더 포함하는, 착탈식 모듈.
용기(404)의 내부를 능동적으로 냉각하도록 동작 가능한 열전 히트 펌프를 포함하는 열 조립체(412)를 포함하는 착탈식 모듈을 동작시키는 방법으로서, 상기 착탈식 모듈은 임의의 단열 상자를 능동 냉각으로 변환할 수 있고, 상기 방법은:
상기 용기(404) 내에 설치되는 단계; 및
제어 방식에 따라 상기 열전 히트 펌프를 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
제21항에 있어서,
상기 용기(404)의 상기 내부 내에서 원하는 설정점 온도를 유지하기 위해 상기 제어 방식에 따라 상기 열전 히트 펌프를 제어하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제21항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 착탈식 모듈의 원격 모니터링 및/또는 제어를 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제23항에 있어서, 상기 착탈식 모듈의 상기 원격 모니터링 및/또는 제어를 제공하는 단계는, 온보드 액세스 제공, 무선 액세스 제공 및 네트워크 액세스 제공하는 단계로 구성된 그룹 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용기(404)의 상기 내부로부터 상기 열 조립체(412)의 저온측으로 열을 전달하는 단계; 및
상기 열 조립체(412)의 고온측으로부터 주변 환경으로 열을 전달하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제21항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
무선 전력 전송을 통해 유선 전원 및/또는 무선 전원으부터 전력을 수신하는 단계를 더 포함하는, 방법.