(57)【要約】ペルティエ効果により大気からオートバイに取付けられた熱伝導素子へと熱を移動させるステップと、作動液体を熱伝導素子から入口カップリング（１０）を介しオートバイのライダーが着用する衣服（９）へ、そして衣服から出口カップリング（１１）を介し再び熱伝導素子へと閉じたサイクルで循環させるステップとによりオートバイのライダーを暖める。代替的な構成では、ライダーが着用する衣服（９）から出口カップリング（１１）オートバイに取付けられた熱伝導素子を介し入口カップリング（１０）衣服（９）へと閉じたサイクルで作動液体を循環させるステップと、ペルティエ効果により熱伝導素子から大気へと熱を移動させるステップとによって、オートバイのライダーを冷やす。いずれの場合もオートバイのライダーが衣服（９）を着用したままオートバイを離れられるように、入口カップリング（１０）と出口カップリング（１１）は両方とも取り外し可能である。
2009522157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペルティエ効果によって大気からオートバイに取り付けられた熱伝導素子へと熱を移動させるステップと、
前記熱伝導素子から入口カップリングを介してオートバイのライダーが着用している衣服へ、そしてこの衣服から出口カップリングを介して再び前記熱伝導素子へと作動液体を閉じたサイクルで循環させるステップとによってオートバイのライダーを暖める方法であって、
前記オートバイのライダーが前記衣服を着用したままでオートバイを離れられるように、前記入口カップリングと前記出口カップリングが両方とも取り外し可能である、前記オートバイのライダーを暖める方法。
【請求項２】
ライダーが着用している衣服から出口カップリング、オートバイに取り付けられた熱伝導素子を介し、入口カップリング、再び前記衣服へと作動液体を閉じたサイクルで循環させるステップと、
ペルティエ効果によって前記熱伝導素子から大気へと熱を移動させるステップとによってオートバイのライダーを冷やす方法であって、
前記オートバイのライダーが前記衣服を着用したままでオートバイを離れられるように、前記入口カップリングと前記出口カップリングが両方とも取り外し可能である、前記オートバイのライダーを冷やす方法。
【請求項３】
オートバイのライダーのための冷暖房システムであって、
着用しているオートバイのライダーを暖めたり冷やしたりするように構成された衣服であって、入口カップリングと出口カップリングに接続し、前記入口カップリングから前記出口カップリングへと作動流体を循環させるように構成されたダクト構造が設けられた衣服と、
オートバイに取り付けられ、第１の面と第２の面を有し、オートバイに取り付けられた直流源に電気的に接続されて前記直流の感知に応じて前記第１の面から第２の面またはその逆にペルティエ効果によって熱を動作上移動させるように構成された熱電素子であって、前記第１の面は大気にさらされた金属ブロックに熱的に接続し、前記第２の面は、前記出口カップリングからの作動流体が熱交換関係を持ちながら通過し、再び前記入口カップリングへと戻るように構成された熱伝導素子に熱的に接続する、前記熱電素子と、
前記ダクト構造と、ポンプと、作動流体を前記出口カップリングから前記熱伝導素子を通って再び前記入口カップリングへと循環させるための接続手段とを含む、オートバイに取り付けられた閉じたサイクルの作動流体循環システムと、
オートバイに取り付けられ、大気を前記金属ブロックと熱交換関係を持ちながら通過させるように構成されたファンと、を具備する前記冷暖房システムシステム。
【請求項４】
前記入口カップリングと前記出口カップリングがそれぞれ、前記衣服のダクト構造に直接接続する第１のカップリング部材と前記循環システムの前記接続手段を提供するチューブに接続する第２のカップリング部材とを含む２つの自動閉鎖弁付きのカップリングを具備し、一方のカップリング部材がオス部材で他方のカップリング部材がメス部材であり、各カップリング部材には２つのカップリング部材を互いから切り離したときにいずれの方向にも流れを阻止するように構成された自動遮断弁が設けられており、前記２つのカップリング部材は互いに接続したときに自動的に開くように構成される、請求項３記載の冷暖房システム。
【請求項５】
オートバイのライダーの防護用衣服の下に着用するように構成されたベストまたはジャケットの形態で、前記ダクト構造が前記ベストまたはジャケットの内層と外層との間に展開される、請求項４記載の冷暖房システム。
【請求項６】
前記カップリング部材それぞれが、汚れ、グリース、または他の異物の侵入を阻止または制限するように、切り離した状態で平坦な面を呈する、請求項４記載の冷暖房システム。
【請求項７】
前記オートバイ側に前記出口カップリングに隣接して取り付けられ、前記作動流体と熱伝導的に関係するサーミスタを含む温度制御システムをさらに具備し、前記サーミスタが制御回路に接続されることで、
前記システムが暖房モードで作動しており、前記サーミスタが感知した温度が予め設定された範囲よりも低い場合には電流を上げ、前記サーミスタが感知した温度が予め設定された範囲よりも高い場合には電流を下げ、
前記システムが冷房モードで作動しており、前記サーミスタが感知した温度が予め設定された範囲よりも高い場合には電流を上げ、前記サーミスタが感知した温度が予め設定された範囲よりも低い場合には電流を下げるように、
前記サーミスタを流れる電流が前記熱電素子を流れる直流を制御するように構成された、請求項３記載の冷暖房システム。
【請求項８】
前記温度制御システムには、前記オートバイのバッテリーの過剰な流出が検出されたときに前記熱電素子への電流を遮断することで前記オートバイのバッテリーと充電回路を保護するように構成された自動的に作動可能なオーバーライドが設けられる、請求項７記載の冷暖房システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示物は、オートバイのライダー（この用語は同乗者を含む）のための冷暖房システムに関する。以下に説明するように、本開示物は着用者を暖めたり冷やしたりできる特別な衣服の提供を含む。
【背景技術】
【０００２】
モーターサイクリストは、万が一車両から落下した場合のけがを防ぐために、防護用の衣服を必ず着用しなければならない。このような衣服は通常厚い皮から作られている。モーターサイクリストは、暑い気候のときは不快なほどに暑くなってしまうかもしれない。これと同様に、厚い皮には防護効果があっても、モーターサイクリストは極端に寒い気候では不快なほどに寒くなってしまうかもしれない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
例えば宇宙服の着用者が使用するような、衣服の着用者が運搬しなければならない冷暖房システムはこれまでも提案されてきたが、モーターサイクリストには適さないであろう。モーターサイクリストに適したものにするには、冷暖房システムを関係するオートバイに取り付けるかまたはこれに組み込める程度に十分小さくする必要があり、この場合には重量が最重要な制約条件である。衣服の着用者は、オートバイを乗り降りするたびに衣服を脱ぎ着しなくてもいいように、オートバイを乗り降りするときに冷暖房システムと自身を接続したり、またシステムから自身を切り離したりできなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示物の第１の態様によると、ペルティエ効果によって大気からオートバイに取り付けられた熱伝導素子へと熱を移動させるステップと、熱伝導素子から入口カップリングを介してオートバイのライダーが着用している衣服へ、そしてこの衣服から出口カップリングを介して再び熱伝導素子へと作動液体を閉じたサイクルで循環させるステップとによってオートバイのライダーを暖める方法が提供されており、オートバイのライダーが衣服を着用したままでオートバイを離れられるように、入口カップリングと出口カップリングは両方とも取り外し可能である。
【０００５】
本開示物の第２の且つ代替的な態様では、ライダーが着用している衣服から出口カップリング、オートバイに取り付けられた熱伝導素子を介し、入口カップリング、再び衣服へと作動液体（ｗｏｒｋｉｎｇ ｌｉｑｕｉｄ）を閉じたサイクルで循環させるステップと、ペルティエ効果によって熱伝導素子から大気へと熱を移動させるステップとによってオートバイのライダーを冷やす方法が提供されており、オートバイのライダーが衣服を着用したままでオートバイを離れられるように、入口カップリングと出口カップリングは両方とも取り外し可能である。
【０００６】
本開示物の第３の代替的な態様によると、オートバイのライダーのための冷暖房システムが提供されており、このシステムは、着用しているオートバイのライダーを暖めたり冷やしたりするように構成され、入口カップリングと出口カップリングに接続し入口カップリングから出口カップリングへと作動流体を循環させるように構成されたダクト構造が設けられた衣服と、オートバイに取り付けられ、第１の面と第２の面を有し、オートバイに取り付けられた直流源に電気的に接続して直流の感知に応じて第１の面から第２の面またはその逆にペルティエ効果によって熱を作動的に移動させるように構成された熱電素子であって、第１の面は大気にさらされた金属ブロックに熱的に接続し、第２の面は熱伝導素子に熱的に接続し、この熱伝導素子を通る出口カップリングからの作動流体は熱伝導素子と熱交換関係を持ちながら通過し再び入口カップリングへと戻るように構成された熱電素子と、ダクト構造、ポンプ、作動流体を出口カップリングから熱伝導素子を通って再び入口カップリングへと循環させるための接続手段を含む、オートバイに取り付けられた閉じたサイクルの作動流体循環システムと、オートバイに取り付けられ、大気を金属ブロックと熱交換関係を持ちながら通過させるように構成されたファンと、を具備する。
【０００７】
好ましくは、入口カップリングと出口カップリングはそれぞれ、衣服のダクト構造に直接接続する第１のカップリング部材と循環システムの接続手段を提供するチューブに接続する第２のカップリング部材とを含む２つの自動閉鎖弁付きのカップリングを具備し、一方のカップリング部材はオス部材で他方のカップリング部材はメス部材であり、各カップリング部材には２つのカップリング部材を互いから切り離したときにいずれの方向にも流れを阻止するように構成された自動遮断弁が設けられており、２つのカップリング部材は互いに接続したときに自動的に開くように構成される。最も好適な構成では、カップリング部材はそれぞれ、汚れ、グリース、または他の異物の侵入を阻止または制限するように、切り離した状態で平坦な面を呈する。
【０００８】
温度制御によってシステムの動作を向上させることができる。これは、サーミスタを出口カップリングのオートバイ側に、出口カップリングに隣接させ作動流体と熱伝導的に関係するように取り付けることで適切に実現できる。サーミスタを流れる電流は、システムが暖房モードで作動しており、サーミスタが感知した温度が所望の範囲よりも低い場合には電流を上げ、サーミスタが感知した温度が所望の範囲よりも高い場合には電流を下げるように熱電素子を流れる直流を制御すべく構成される。同様に、システムが冷房モードで作動しており、サーミスタが感知した温度が所望の範囲よりも低い場合には熱電素子を流れる電流を下げ、反対に温度が所望の範囲よりも高い場合には電流を上げる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１に概略的に示されている典型的な熱電素子１は、セラミックプレート３、４の間に挟まれ銅線５によって直列に電気接続される、Ｎドープ及びＰドープされたテルル化ビスマスペレット２の対からなるアレイを含む。セラミックプレート３、４は、熱伝導体かつ電気絶縁体として作用する。セラミックプレートは、熱界面材料６（グリース、金属パッド、はんだスポットなど）を介して通常は金属から形成されている熱ブロック７、８に接続される。一方のブロックが他方のブロックよりも高温に維持されているならば、ゼーベック効果によって直列接続されたペレットに電流が流れる。或いは、示されているように直列接続するペレットに直流を印加すると、印加される直流の極性に応じて熱が一方の熱ブロック７から他方の熱ブロック８へ、またはその逆方向に移動する。図１の構成に示されているように、熱ブロック７は冷却され熱ブロック８は加熱される。熱がヒートシンクとしてブロック８から例えば大気へと失われるならば、示されている装置は熱ブロック７で冷気を生成する冷却装置として有効に作用する。逆の極性の場合、このシステムはヒートポンプとして作用し、熱ブロック７は加熱され、熱は熱ブロック８によって大気から取り除かれる。
【００１０】
熱界面材料としてどのような材料を利用しようとも、セラミックプレート３、４間の若干の移動を考慮し、熱膨張を許容するように熱ブロック７、８を対向させるべきであろう。最高の熱伝導性を得るため熱ブロックに簡単にはんだ接続できるように、セラミックプレートに金属化面または金属化され予め錫めっきされた面を設けた熱電素子が利用可能である。
【００１１】
冷暖房システムの１実施形態を概略的に示す図２を参照すると、衣服９には入口カップリング１０と出口カップリング１１が設けられており、これらの間でダクト構造１２が衣服内を通っている。モーターサイクリストを暖めたり冷やしたりするためには、一番上に着るレザージャケットの下に着るベスト、シャツ、ジャケットとして衣服９を提供するのが最も好都合であろう。例えば水槽で一般的に使用されているようなシリコーンタイプのエアラインチューブ、例えばＮＧ４２ＢＡのノッティンガム（Nottingham）にあるＡｌｇａｒｄｅ社から市販されている直径６ｍｍのチューブを使用してダクト構造１２を提供できる。このチューブをベストの２枚の薄い綿の層の間に任意の適当なパターンで展開すればよい。衣服の外部にある入口カップリング１０と出口カップリング１１には、アンビリカルコード（ｕｍｂｉｌｉｃａｌ ｃｏｒｄ）１３が接続されており、このコードは、ライダーの背後のオートバイに適切に取り付けられる装置の残りの要素と衣服とを接続している。この装置で利用する作動流体は、熱容量が空気よりもかなり高いという理由から、液体、水が適している。空気は、ライダーを冷やす目的には特に適当な作動流体であるように理論上思えるが、熱容量が低いということは、必要な冷暖房効果を得るために大量の空気を衣服に送り込まなければならないことを意味するため、構造が大きくなりすぎる。
【００１２】
水性作動液体は出口カップリング１１からタンク１４へと通過する。このタンク１４は、１５から必要に応じて適切に注ぎ足すことができる。液体作動流体は、タンク１５からポンプ１６によって熱電素子１の片側にある熱ブロック７に送り込まれる。ファン１７によって、空気が熱電素子１に関連する他方の熱ブロック８を通過する。このことによって、大気と熱ブロック８との適度な熱交換が行われることが分かった。作動流体は熱ブロック７からアンビリカルチューブ１３を通って入口カップリング１０へと通過する。
【００１３】
例えば、スウェーデンのヨーテボリ（Gothenburg）にあるＳｕｐｅｒｃｏｏｌ  ＡＢ社からなどの種々の適当な熱電素子が市販されている。好適な実施形態では、Ｓｕｐｅｒｃｏｏｌ  ＭｏｄｕｌｅｓＰＥ−１２７−２０−１５、ＰＥ−１２７−２０−２５またはＰＣ−１２８−２０−０８を利用している。熱ブロック７として使用するための液体熱交換器も、例えばニュージャージー州トレントンにあるメルコア社（Ｍｅｌｃｏｒ）から簡単に入手でき、特に熱電素子と一緒に使用するのに適している。このように適当な液体熱交換器がメルコアモデルＬＩ−３０１である。利用されている好適な熱界面材料は、天然グラファイトとポリマー添加剤から形成された薄いマットである。感圧接着剤と共に供給されると便利なこういった適当なマットは、オハイオ州レイクウッドにあるグラフテックインターナショナル社（GrafTech International Ltd.）から厚さ０．１３ｍｍと０．２５ｍｍのＨｉＴｈｅｒｍという商標で市販されている。適当な１２ＶのブラシレスＤＣプラスチックファンは、ドイツのムルフィンゲン（Mulfingen）にあるイービーエムパプスト社（ｅｂｍ／Ｐａｐｓｔ）によるＶａｒｉｏｆａｎ（登録商標）という商標で市販されている。
【００１４】
適当なカップリングが、多数のメーカーから市販されている。好ましいカップリングは、取り外したときにカップリング部材それぞれを通る流れをいずれの方向にも阻止するクリックリリースカップリングであり、いずれの場合もカップリングの一方はダクト構造１２に接続され、他方はアンビリカル１３の適当なチューブに接続される。ミネソタ州セントポールにあるコールダープロダクツカンパニー（Colder Products Company）は、種々の安価で液漏れしない高流量のポリプロピレン製クイックディスコネクトカップリングを提供している。台湾の台北県（Taipei Hsien）にあるＲＳコンポーネンツ社もこの目的に適した種々のクイックアクションカップリングを提供している。しかし、もっとも好適なカップリングは、外したときにカップリングの両部材の末端に有効に平坦な面を形成し、グリース、汚れ、オートバイの周囲に通常見られるような他の異物の侵入を阻止したりこれに耐えたりするフラットフェースのカップリングである。イタリアのリボルタダッダ（Rivolta d'Adda）にあるＦａｓｔｅｒ  ＳｐＡから市販されている２ＦＦシリーズのダブルバルブフラットフェースカップリングが特に適している。
【００１５】
通常のレザージャケットの下に、上記に説明した冷暖房システムが設けられているベストまたはジャケットを着用したモーターサイクリストは、単にカップリング部材それぞれを押し込んで入口カップリングと出口カップリングを形成すればよく、そうすると自身のベストまたはジャケット内のダクト構造１２と冷暖房システムの外部パイプが流体接続する。そしてハンドルバーに取り付け可能なトグルスイッチによって、モーターサイクリストは熱電素子１に印加する直流の極性を選択でき、熱電素子がポンプ１６に自動的に接続してモーターサイクリストの選択に応じてこのモーターサイクリストを暖めたり冷やしたりする。
【００１６】
モーターサイクリストを暖めるためにこのシステムを使う場合、熱ブロック８を冷やし大気から熱を取り除く必要がある。その結果、液体が幾らか熱ブロック８で凝縮し、極端な場合には凍結することもあるかもしれない。それでも、このシステムはライダーを必要な程度だけ暖めるために完全に的確に作動することが分かっている。こういった状態では水分が熱ブロックで凝縮するため、水分の浸入を防ぐために熱電素子１を適当な陶器材料で封入してもよい。
【００１７】
ライダーは適度に暖められたり冷やされたりしたら、システムのスイッチをオフにすればいいが、温度制御システムが設けられている。サーミスタがオートバイ側の出口カップリング１１付近に有効的に取り付けられ、作動流体が衣服から出たときの温度を感知する。この温度が予め設定された快適帯よりも高いならば、冷房するように熱電素子を流れる電流を設定する。逆に検出温度が選択した快適帯よりも低いならば、作動液体を加熱するように熱電素子を流れる電流の極性を設定する。熱電素子、ファン、ポンプへの電力は、上で説明したようにサーミスタによって制御される電子制御ユニットを通じて供給できる。冷暖房システムがオートバイのバッテリーを使い果たさないようにオートバイのバッテリーや充電回路を保護するために、電子制御ユニットにオーバーライドを設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】熱電素子を示す概略図である。
【図２】オートバイのライダーのための冷暖房システムの１実施形態を示す概略図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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