(57)【要約】【課題】小型の容器内を十分に保温又は保冷できるようにする加温及び冷却機能を有するキャップ（蓋）を得る。【解決手段】キャップは、一端側に開口部を有する筒状の容器５０と組み合わせることにより、該容器内を保温又は保冷するためのものであり、容器の開口部を有する一端側に着脱可能に構成された無底筒状の本体１１と、本体内の容器側となる下部に収容され、本体が容器に装着された際に該容器内を加温又は冷却するためのペルチェ素子１２と、本体内におけるペルチェ素子の上に設けられ、ペルチェ素子と熱交換するためのヒートシンク１３と、本体内におけるヒートシンクの上に設けられ、本体内の空気を排気するためのファン１４とを備えている。本体の側壁には、本体の内部と外部とを連通する開口部１１ａが設けられている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側に開口部を有する筒状の容器と組み合わせることにより、該容器内を保温又は保冷するためのキャップであって、
前記容器の前記開口部を有する一端側に着脱可能に構成された無底筒状の本体と、
前記本体内の前記容器側となる下部に収容され、前記本体が前記容器に装着された際に該容器内を加温又は冷却するためのペルチェ素子と、
前記本体内における前記ペルチェ素子の上に設けられ、前記ペルチェ素子と熱交換するためのヒートシンクと、
前記本体内における前記ヒートシンクの上に設けられ、前記本体内の空気を排気するためのファンとを備え、
前記本体の側壁には、該本体の内部と外部とを連通する開口部が設けられていることを特徴とするキャップ。
【請求項２】
前記本体の側壁に設けられた前記開口部は、前記ヒートシンクと高さ位置が同一となるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のキャップ。
【請求項３】
前記ペルチェ素子の下で該ペルチェ素子を支持し、中央に前記ペルチェ素子よりも小さくて前記ペルチェ素子によって覆われる穴部を有する板状のペルチェ素子支持部材をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のキャップ。
【請求項４】
前記ヒートシンクを収容する有底筒状のコア部材をさらに備え、
前記コア部材の側壁には、前記本体の側壁に設けられた前記開口部に対応する位置に開口部が設けられ、
前記コア部材の底部には、前記ペルチェ素子の平面形状に対応する平面形状の穴部が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のキャップ。
【請求項５】
前記容器に装着される際に、前記ペルチェ素子支持部材と前記ペルチェ素子、又は前記ペルチェ素子支持部材と前記ペルチェ素子と前記コア部材とによって、前記容器の開口部を塞ぐことが可能となるように構成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載のキャップ。
【請求項６】
断熱構造の容器本体と、
請求項１〜５のいずれか１項に記載のキャップとを備えていることを特徴とする保冷保温器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器に取り付けられて容器内を保冷又は保温するためのキャップ、及びそのキャップを備えた保冷保温器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、容器内を保冷及び保温する機能を備えた保冷保温庫が知られている。このような、保冷保温庫は、例えば特許文献１及び２に開示されている。
【０００３】
特許文献１の保冷保温庫では、容器の側壁に容器内を加温又は冷却するためのペルチェ素子が配設され、該ペルチェ素子に接するようにヒートシンクが配置され、該ヒートシンクに隣接するようにファンが設けられている。特許文献１の保冷保温庫では、ペルチェ素子からの不要な熱又は冷気をヒートシンク及びファンを介して保冷保温庫の外部に排出する構成となっており、効率よく容器内を保温又は保冷できるようにしている。
【０００４】
特許文献２の保冷保温庫は、断熱性を有する容器本体と中空構造の蓋とを備えており、該蓋の内部に容器内を加温又は冷却するための冷温装置が配設されている。蓋には、該蓋の中空部分と容器本体内とを連通する流入口及び流出口が設けられており、蓋の中空部分に設けられた送気ファンによって、冷温装置により加温又は冷却された空気が容器本体内に送られて、容器本体内が保温又は保冷されるように構成されている。また、冷温装置は、ペルチェ素子とペルチェ素子の両側に伝熱板を配置することで構成されており、該冷温装置の上に排気ファンが設けられて、ペルチェ素子からの不要な熱又は冷気を外部に排出するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２６４５２号公報
【特許文献２】特開２０００−１６１８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の保冷保温庫では、容器の側壁に接するようにペルチェ素子が設けられ、さらに、該ペルチェ素子の横にヒートシンク及びファンが設けられているため、容器の容量に対して保冷保温庫全体の大きさが大きくなってしまうので、小型化には適さない。
【０００７】
また、特許文献２の保冷保温庫では、中空構造の蓋の中空部分に冷温装置が設けられているため、特許文献１の保冷保温庫よりも小型化には適している。しかしながら、特許文献２の保冷保温庫では、ペルチェ素子が生じる不要な熱又は冷気を外部に排出する排気ファンのみならず、容器内を保温又は保冷するためにペルチェ素子により加温又は冷却された空気を容器内に送るための送気ファンも蓋の中空部分に設けられているため、蓋の小型化が困難となる。従って、結果的に保冷保温庫全体の大きさが大きくなる。さらに、特許文献２の保冷保温庫では、上述の通り排気ファンが設けられているが、どの部分から空気を取り込んでいるかは明記されておらず、保冷保温庫の内外の空気の循環経路は不明である。すなわち、ペルチェ素子から生じる不要な熱又は冷気を効率よく排気するための空気の循環経路についての開示はない。
【０００８】
本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型の容器内を十分に保温又は保冷できるようにする加温及び冷却機能を有するキャップ（蓋）を得ることにあり、さらに、そのようなキャップを備えた保冷及び保温機能に優れた小型の保冷保温器を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するために、本発明では、キャップ本体にペルチェ素子、ヒートシンク及びファンを設け、キャップ本体の側壁に該キャップ本体内に外気を取り込むための開口部を設けた。
【００１０】
具体的に、本発明に係るキャップは、一端側に開口部を有する筒状の容器と組み合わせることにより、該容器内を保温又は保冷するためのキャップであって、容器の開口部を有する一端側に着脱可能に構成された無底筒状の本体と、本体内の容器側となる下部に収容され、本体が容器に装着された際に該容器内を加温又は冷却するためのペルチェ素子と、本体内におけるペルチェ素子の上に設けられ、ペルチェ素子と熱交換するためのヒートシンクと、本体内におけるヒートシンクの上に設けられ、本体内の空気を排気するためのファンとを備え、本体の側壁には、本体の内部と外部とを連通する開口部が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るキャップによると、キャップ本体の容器側（下側）にペルチェ素子が設けられているため、該キャップの容器への装着時に、ペルチェ素子によって容器内を加温又は冷却することができる。また、ペルチェ素子の該容器と反対側には、ヒートシンク及びファンが設けられており、上記加温時に該容器と反対側においてペルチェ素子から生じる不要な冷気、又は上記冷却時に該容器と反対側においてペルチェ素子から生じる不要な熱を外部に効率よく排出することができる。また、キャップ本体の側壁に外気を取り込むための開口部が設けられているため、ファンによって外気を取り込むと共に、キャップ本体内の空気を排出することができる。このため、ペルチェ素子及びヒートシンクを介して不要な熱又は冷気を効率よく外気に排出できるため、ペルチェ素子の熱交換を促進できて、ペルチェ素子による冷却機能又は加温機能を向上できる。また、キャップ本体内にペルチェ素子、ヒートシンク及びファンを重ねて配置しているため、キャップに加温及び冷却機能を与えることができると共にキャップを小型化することが可能となる。
【００１２】
本発明に係るキャップにおいて、本体の側壁に設けられた開口部は、前記ヒートシンクと高さ位置が同一となるように配置されていることが好ましい。
【００１３】
このようにすると、外気がヒートシンクと同じ高さ位置で取り込まれるため、ヒートシンクを外気と効率よく熱交換させることができるため、ヒートシンクとペルチェ素子との熱交換をも促進できる。その結果、ペルチェ素子による容器内の加温又は冷却効率を向上することができる。
【００１４】
本発明に係るキャップは、ペルチェ素子の下で該ペルチェ素子を支持し、中央に前記ペルチェ素子よりも小さくてペルチェ素子によって覆われる穴部を有する板状のペルチェ素子支持部材をさらに備えていることが好ましい。
【００１５】
このようにすると、ペルチェ素子を支持できると共に、ペルチェ素子をペルチェ素子支持部材の穴部から、ペルチェ素子を容器内に露出できるため、加温又は冷却効率を向上できる。
【００１６】
本発明に係るキャップは、ヒートシンクを収容する有底筒状のコア部材をさらに備え、コア部材の側壁には、本体の側壁に設けられた開口部に対応する位置に開口部が設けられ、コア部材の底部には、前記ペルチェ素子の平面形状に対応する平面形状の穴部が設けられていることが好ましい。
【００１７】
このようにすると、コア部材がヒートシンクを収容できると共に、本体の外部から取り込まれる外気をコア部材の穴部を介してヒートシンクに通すことができる。これにより、ヒートシンクの放熱又は放冷効率を向上できる。また、コア部材の底部にペルチェ素子の平面形状に対応する平面形状の穴部が設けられているため、コア部材に遮られることなく、ヒートシンクがペルチェ素子と熱交換することができる。
【００１８】
この場合、容器に装着される際に、ペルチェ素子支持部材とペルチェ素子、又はペルチェ素子支持部材とペルチェ素子とコア部材とによって、容器の開口部を塞ぐことが可能となるように構成されていることが好ましい。
【００１９】
このようにすると、キャップが取り付けられる容器の開口部を塞ぐことが可能なため、ペルチェ素子による容器内の加温又は冷却効率を向上することができる。
【００２０】
また、本発明に係る保冷保温器は、断熱構造の容器本体と、上記本発明に係るキャップとを備えていることを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る保冷保温器によると、上記本発明に係るキャップを蓋として備えているため、容器内を効率よく保冷又は保温することができ、また、容器自体も小型化することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るキャップ及びそれを備えた保冷保温器によると、小型化が可能であり、容器内を効率よく保冷又は保温することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る保冷保温器を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る保冷保温器を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る保冷保温器を示す平面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る保冷保温器の図３のＡ−Ａ線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用方法或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２５】
まず、本発明の一実施形態に係るキャップ及びそれを備えた保冷保温器の構成について図面を参照しながら説明する。図１〜図４に示すように、本実施形態に係るキャップ１０は、本体１１と、本体１１に収容されるペルチェ素子１２、ヒートシンク１３及びファン１４を含む。当該キャップ１０と、一端が開口した筒状の容器本体５０とによって、本実施形態に係る保冷保温器１００が構成される。
【００２６】
本実施形態のキャップ１０において、本体１１の容器本体５０側（下部）にペルチェ素子１２が配置され、ペルチェ素子１２の上にヒートシンク１３が配置され、ヒートシンク１３の上にファン１４が配置される。ペルチェ素子１２は、その上下からペルチェ素子１２と同じ平面寸法の絶縁シート１５、１６で挟まれ、板状のペルチェ素子支持部材１７の上に載置される。絶縁シート１５、１６は、ペルチェ素子１２からの熱を効率よく伝導できるようにするために、熱伝導率が高い材料からなることが好ましい。ペルチェ素子支持部材１７はその中央に穴部１７ａを有し、ペルチェ素子１２はその穴部１７ａを覆うようにペルチェ素子支持部材１７の上に載置される。なお、ペルチェ素子１２は、従来から用いられている周知のペルチェ素子を用いることができる。また、熱交換効率を向上させて加温又は冷却機能を向上させるために複数枚のペルチェ素子を積層させても構わない。なお、図１〜図４において図示を省略しているが、ペルチェ素子１２には配線を介して電源が接続されており、ペルチェ素子１２に電流を流すことができるように構成されている。
【００２７】
ペルチェ素子支持部材１７の上には、底部を有し且つ上部が開口した筒状のコア部材１８が設けられており、ペルチェ素子支持部材１７とコア部材１８とは、ペルチェ素子支持部材１７を貫通する締結穴１７ｂ及びコア部材１８の底部を貫通する締結穴１８ｄを通る締結具１によって締結されている。コア部材１８の底部の中央には、ペルチェ素子１２及び絶縁シート１５、１６の平面形状に対応する平面形状を有する穴部１８ａが設けられている。従って、コア部材１８がペルチェ素子支持部材１７の上に配置され、締結されることにより、絶縁シート１５、１６に挟まれたペルチェ素子１２は、コア部材１８の穴部１８ａに嵌って保持されることとなる。また、コア部材１８の側壁には、複数の開口部１８ｂが設けられ、上端の開口縁には複数の締結穴１８ｃ１、１８ｃ２を有するフランジ１８ｃが設けられている。後に説明するが、当該複数の締結穴１８ｃ１、１８ｃ２は、ファン１４及び本体１１とコア部材１８とを締結するために用いられる。
【００２８】
コア部材１８の内側には、ヒートシンク１３が収容されており、ヒートシンク１３は絶縁シート１６を介してペルチェ素子１２と接続している。ヒートシンク１３としては、従来から用いられている周知のヒートシンクを用いることができる。ここで、コア部材１８の底部の厚さをペルチェ素子１２と絶縁シート１５、１６との合計厚さと同一にすることで、コア部材１８の底面と絶縁シート１６の表面とが面一となるようにすることが好ましい。このようにすることで、ヒートシンク１３が安定してコア部材１８に支持されることとなる。また、ヒートシンク１３の底部を貫通し、コア部材１８の底部に設けられた締結穴１８ｅにまで達する締結具２によりヒートシンク１３がコア部材１８に締結されて、ヒートシンク１３がコア部材１８に保持される。また、ヒートシンク１３は、熱交換効率の観点からコア部材１８内に収まる範囲で大きいことが好ましい。
【００２９】
ヒートシンク１３の上にはファン１４が設けられており、具体的に、ファン１４は、コア部材１８のフランジ１８ｃ上に保持される。より具体的に、ファン１４は、コア部材１８のフランジ１８ｃに設けられた締結穴１８ｃ１と、ファン１４に取り付けられた締結具３とが締結されることにより、ファン１４がコア部材１８の上に取り付けられる。図１〜図４において図示しないが、ファン１４は配線を介して電源に接続されている。
【００３０】
上記ペルチェ素子支持部材１７、ペルチェ素子１２、絶縁シート１５、１６、ヒートシンク１３、コア部材１８及びファン１４は、本体１１に収容される。本体１１は、両端が開口した無底筒状体であり、後に説明するが、容器本体５０の開口縁に装着可能に構成されている。そして、本体１１に設けられた締結穴１１ｂとコア部材１８のフランジ１８ｃに設けられた締結穴１８ｃ２とを通る締結具４によって、本体１１とコア部材１８とが締結される。これにより、コア部材１８に保持されているペルチェ素子支持部材１７、絶縁シート１５、１６に挟まれたペルチェ素子１２、ヒートシンク１３及びファン１４は、コア部材１８を介して本体１１に保持されることとなる。なお、本体１１は、ペルチェ素子支持部材１７、絶縁シート１５、１６に挟まれたペルチェ素子１２、ヒートシンク１３、ファン１４及びコア部材１８を内側に収容できる大きさである。また、本体１１の側壁には本体１１の内外を連通する開口部１１ａが設けられており、具体的に、コア部材１８の開口部１８ｂの位置に対応するように開口部１１ａが設けられている。また、本体１１の下部における内周面には、容器本体５０に取り付けるためのねじが切られている。この場合、これに対応するねじが容器本体５０の上部の外周面に切られている。
【００３１】
以上のように、ペルチェ素子支持部材１７、ペルチェ素子１２、絶縁シート１５、１６、ヒートシンク１３、コア部材１８及びファン１４が、本体１１に収容されてキャップ１０が構成されており、該キャップ１０は容器本体５０に取り付けられて使用される。容器本体５０は、その中に保温又は保冷を必要とするものを収容するための容器であり、そのため断熱構造であることが好ましい。断熱構造として、断熱性能に優れる構造であれば特に限定されないが、例えば真空断熱構造又は断熱材を間に挟んだ断熱二重構造であることが好ましい。断熱二重構造において間に挟まれる断熱材としては、以下のものに限定されないが、発泡スチロールや発泡ポリウレタン等の発泡プラスチック、又はガラス繊維やロックウォール等の無機繊維を用いることができる。また、断熱構造としては真空断熱構造や断熱二重構造以外に、容器全体が上記断熱材で形成されていてもよい。
【００３２】
また、容器本体５０において、その保温又は保冷機能を向上するために、容器本体５０の中に、保温材又は保冷材が収容されていてもよい。保温材又は保冷材の種類は特に限定されないが、例えばゲル状の保温材又は保冷材を用いることができる。この場合、容器本体５０の収容性の観点から、断面略Ｕ字状の中空部材５１内に保温材又は保冷材が収容され、当該中空部材５１が容器本体５０の底面及び内壁面に沿うように容器本体５０に収容されていることが好ましい。このようにすると、容器本体内の収容性の低減を極力抑えながら、保温性又は保冷性を向上することができる。保温材又は保冷材を収容する中空部材５１は、熱伝導率が高い材料からなることが好ましい。
【００３３】
容器本体５０は、上述の通り、キャップ１０が取り付けられるため、キャップ１０の下部の内周面に切られたねじに対応するように、容器本体５０の上部の外周面にねじが切られている。これにより、キャップ１０は、容器本体５０の上部に螺合されて取り付けられる。但し、キャップ１０を容器本体５０に取り付ける形態は、キャップ１０を容器本体５０に螺合させる形態に限られず、例えば、キャップ１０の下部の内径と容器本体５０の上部の外径とをほぼ同一にすることにより、容器本体５０の上部をキャップ１０の下部に嵌合させる形態であっても構わない。
【００３４】
以上のように、本実施形態に係るキャップ１０と、上記容器本体５０とによって本実施形態に係る保冷保温器１００が構成される。
【００３５】
次に、本実施形態に係るキャップ１０及び保冷保温器１００による保冷又は保温機構について説明する。
【００３６】
まず、容器本体５０内を保冷する機構について説明する。容器本体５０内を保冷する場合、まず、容器本体５０に保冷を必要とする収容物を収容し、容器本体５０にキャップ１０を取り付ける。その後、ペルチェ素子１２及びファン１４を駆動させるために、それらに電流を流す。ペルチェ素子１２は、素子内に電流が流れることにより、一方の表面が発熱し、他方の表面が吸熱し、電流の向きを反対にすると当該発熱及び吸熱も反対になる。従って、容器本体５０内を保冷する場合、ペルチェ素子１２の下面側（容器本体５０側）が吸熱し、上面側（ヒートシンク１３側）が発熱するように電流を流す。そうすると、ペルチェ素子１２の絶縁シート１５を介して容器本体５０側の熱を吸熱するため、容器本体５０内を冷却することができる。一方、ペルチェ素子１２のヒートシンク１３側では発熱が起こり、生じた熱は、絶縁シート１６を介してヒートシンク１３に伝導し、ヒートシンク１３はペルチェ素子１２と反対側に熱を放散する。また、当該熱は、ファン１４によって外部に放出される。具体的に、ファン１４の駆動によって、本体１１の開口部１１ａ及びコア部材１８の開口部１８ｂを通って、外気がキャップ１０内に取り込まれ、熱と共にファン１４から外部に放出される。特に、本体１１の開口部１１ａ及びコア部材１８の開口部１８ｂが、上述のようにヒートシンク１３と同一の高さ位置に配置されることで、外気が直接にヒートシンク１３と接触して熱交換することができるため、熱交換効率を向上できる。その結果、ペルチェ素子１２のヒートシンク１３側から生じる熱を効率よく外部へ逃がすことができるため、ペルチェ素子１２による容器本体５０内の冷却効率も向上できる。
【００３７】
以上のようにして、容器本体５０内を冷却することにより、容器本体５０内の保冷を可能とする。また、上述のように、容器本体５０内に保冷材を含む中空部材５１を収容し、予め保冷材を冷却しておくことにより、容器本体５０内の保冷効果を向上することができる。
【００３８】
一方、容器本体５０内を保温する場合、ペルチェ素子１２を上記保冷の場合と反対向きに配置する、又はペルチェ素子１２に流す電流の方向を上記保冷する場合と反対にすればよい。これにより、ペルチェ素子１２は、容器本体５０側で発熱するため、絶縁シート１５を介して容器本体５０側を加温することができる。一方、ペルチェ素子１２のヒートシンク１３側では吸熱が起こり、絶縁シート１６を介してヒートシンク１３と熱交換することとなる。また、ファン１４により、本体１１の開口部１１ａ及びコア部材１８の開口部１８ｂを介して外気が取り込まれ、当該外気がヒートシンク１３と熱交換して、冷気がファン１４から排出される。これにより、ペルチェ素子１２のヒートシンク１３側で生じる冷気を効率よく排出できて、その結果、ペルチェ素子１２の容器本体５０側の加温を効率よく行うことができる。
【００３９】
また、上述した保冷の場合と同様に、容器本体５０内に保温材を含む中空部材５１を収容しておくことにより、容器本体５０内の保温効果を向上することができる。
【００４０】
以上に説明したとおり、本実施形態に係るキャップ１０及びそれを備えた保冷保温器１００では、ペルチェ素子１２に流す電流の向きを変えることにより、保冷と保温とを切り替えることが可能となる。従って、このようにするために、キャップ１０及びそれを備えた保冷保温器１００は、ペルチェ素子１２に流す電流の向きを変えるためのスイッチ機構を備えていることが好ましい。当然に、本実施形態に係るキャップ１０及びそれを備えた保冷保温器１００は、そのようなスイッチ機構を備えずに、保冷又は保温のいずれかの用途のみに用いることもできる。
【００４１】
本実施形態に係るキャップ１０及びそれを備えた保冷保温器１００は、以上に説明したように、ペルチェ素子１２から生じる不要な熱や冷気を効率よく外部に放出することができるため、ペルチェ素子１２による容器本体５０内を効率よく冷却又は加温でき、その結果、高い保冷性又は保温性を得ることができる。さらに、このような加温・冷却機構をキャップ１０に集約することができ、キャップ１０内で各部材を積層して配置させるため、キャップ１０を小型化することができ、その結果、保冷保温器１００を小型化することができる。従って、保冷保温器１００は、所定の温度で持ち運びを必要とするものを収容するのに適する。本実施形態に係る保冷保温器１００に収容するものの最適な例としては、ヒトや動物等の生体試料、特に冷凍又は冷蔵輸送が必要な血液、尿又は便等の生体試料が挙げられるが、当然にこれらに限定されない。
【符号の説明】
【００４２】
１０        キャップ
１１        本体
１１ａ      開口部
１２        ペルチェ素子
１３        ヒートシンク
１４        ファン
１５、１６  絶縁シート
１７        ペルチェ素子支持部材
１８        コア部材
５０        容器本体
５１        中空部材
１００      保冷保温器
【図１】
2018189343.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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