特許 6403314 ワイヤレス給電を用いた電気式保温保冷容器、それを用いた電気式保温保冷装置、および電気式保温保冷容器の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6403314

(24)【登録日】2018年9月21日

(45)【発行日】2018年10月10日

(54)【発明の名称】ワイヤレス給電を用いた電気式保温保冷容器、それを用いた電気式保温保冷装置、および電気式保温保冷容器の製造方法

(51)【国際特許分類】

   A47G 19/22 20060101AFI20181001BHJP

   A47J 27/21 20060101ALI20181001BHJP

   A47J 36/24 20060101ALI20181001BHJP

   B65D 81/18 20060101ALI20181001BHJP

【ＦＩ】

   A47G19/22 C

   A47J27/21 101B

   A47J36/24

   B65D81/18 A

   B65D81/18 E

【請求項の数】10

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-119647(P2014-119647)

(22)【出願日】2014年6月10日

(65)【公開番号】特開2015-231473(P2015-231473A)

(43)【公開日】2015年12月24日

【審査請求日】2017年6月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】390022437

【氏名又は名称】株式会社テーケィアール

(73)【特許権者】

【識別番号】514146922

【氏名又は名称】株式会社ディサプライング

(74)【代理人】

【識別番号】110001689

【氏名又は名称】青稜特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼木 源太郎

(72)【発明者】

【氏名】末留 克徳

(72)【発明者】

【氏名】池田 和宏

(72)【発明者】

【氏名】斎藤 茂彦

(72)【発明者】

【氏名】安藤 亮

【審査官】 西尾 元宏

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１４−５０４１６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１２８７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／０１７５１５８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−３１２９３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５２５０７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ４７Ｇ １９／００

１９／２２

Ａ４７Ｊ ４１／０２

２７／２１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

受電コイルと熱交換素子を有し、ワイヤレス給電を用いた電気式保温保冷容器であって、
内側容器と、外側容器と、底蓋とを備え、
前記受電コイルが、容器の底部に配置され、
面状の前記熱交換素子が、前記内側容器の側面に、前記内側容器を取り囲むように配置されており、
前記内側容器の底部に取り付け金具が固定され、
前記取り付け金具に、放熱シートを介して、回路基板が取り付けられ、更に、
前記取り付け金具に、前記受電コイルを貼り付けたコイルホルダーが取り付けられていることを特徴とする電気式保温保冷容器。

【請求項2】

請求項１に記載のワイヤレス給電を用いた電気式保温保冷容器において、
前記面状の熱交換素子が、前記内側容器の側面の下側に、前記内側容器を取り囲むように貼り付けられていることを特徴とする電気式保温保冷容器。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載のワイヤレス給電を用いた電気式保温保冷容器において、
前記内側容器と前記外側容器とは、それぞれの上部において、上側パッキンにより密封され、
前記底蓋と前記外側容器とは、前記外側容器の下部において、下側パッキンにより密封されていることを特徴とする電気式保温保冷容器。

【請求項4】

請求項１〜３の何れか１つに記載のワイヤレス給電を用いた電気式保温保冷容器において、
前記熱交換素子の表面に、サーモスタットまたはサーミスタが取り付けられていることを特徴とする電気式保温保冷容器。

【請求項5】

請求項１〜４の何れか１つに記載のワイヤレス給電を用いた電気式保温保冷容器において、
前記熱交換素子は、面状ヒーターまたはペルチエ素子であることを特徴とする電気式保温保冷容器。

【請求項6】

請求項１〜５の何れか１つに記載のワイヤレス給電を用いた電気式保温保冷容器において、
前記容器は、カップまたはタンブラーであることを特徴とする電気式保温保冷容器。

【請求項7】

請求項１〜６の何れか１つに記載の電気式保温保冷容器と、
送電側制御部と送電コイルを有し、電磁誘導により前記受電コイルに電力を送る給電台とを備えるワイヤレス給電を用いた電気式保温保冷装置。

【請求項8】

請求項７に記載のワイヤレス給電を用いた電気式保温保冷装置において、
前記熱交換素子として、ペルチエ素子を用い、
前記給電台に、保温と保冷の切換スイッチを設けて、切換制御信号を発生し、
前記送電コイルおよび前記受電コイルを介して、前記切換制御信号を前記容器側に伝達し、
前記切換制御信号に基づいて、前記電気式保温保冷容器の受電側制御部により、前記ペルチエ素子の加熱と冷却とを切り換えることを特徴とする電気式保温保冷装置。

【請求項9】

受電コイルと熱交換素子を有するワイヤレス給電を用いた電気式保温保冷容器の製造方法であって、
内側容器の底部に取り付け金具を固定する工程と、
前記取り付け金具に、放熱シートを介して回路基板を取り付ける工程と、
前記取り付け金具に、前記受電コイルを貼り付けたコイルホルダーを取り付ける工程と、
前記内側容器の側面に、面状の熱交換素子を前記内側容器を取り囲むように配置して、内側容器組み立て体を作成する工程と、
外側容器の上部に、上側パッキンを嵌め込み、外側容器組立て体を作成する工程と、
底蓋に下側パッキンを嵌め込んで、底蓋組み立て体を作成する工程と、
前記内側容器組立て体に、前記外側容器組立て体を嵌め込んで、前記上側パッキンにより、前記内側容器組立て体と前記外側容器組立て体とを密封する工程と、
前記底蓋のダボを、前記取り付け金具のスリットに嵌め込み、前記底蓋を回転させて、前記取り付け金具に固定すると共に、前記下側パッキンにより、前記外側容器組立て体と前記底蓋組立て体とを密封する工程と
を含む電気式保温保冷容器の製造方法。

【請求項10】

請求項９に記載のワイヤレス給電を用いた電気式保温保冷容器の製造方法において、
前記面状の熱交換素子は、前記内側容器の側面の下側に前記内側容器を取り囲むように貼り付けられていることを特徴とする電気式保温保冷容器の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コーヒー等の高温の液体を保温する、或いは、冷水などの低温の液体を保冷する、ワイヤレス給電を用いた電気式保温保冷容器に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、カップに注いだコーヒーを暖かく保温しておきたいという要請があり、カップの周りに真空層を設けた真空２重構造のカップなどが用いられている。しかし、加熱手段を持たない容器では、時間とともにいずれは冷めてしまう。そのため、容器に電気ヒーター等の加熱手段を設けることが考えられるが、容器に給電用の電気コードを取り付けると、電気コードが邪魔になって容器の取り扱いが困難になる。また、電気コードを取り付けると、容器の水洗いが困難になる。そのため、容器に設けた加熱手段にワイヤレスで給電することが提案されている。

【0003】

ワイヤレス給電を用いた電気式の保温保冷容器として、特許文献１の図７には、加熱または冷却を行う熱交換素子および電力を蓄える蓄電素子を備える容器側に、受電コイルおよび充電回路を設けるとともに、給電回路および給電コイルを有する充電ユニットを備え、受電コイルの誘導電圧により蓄電素子の充電を行う容器が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−３１２９３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載のワイヤレス給電を用いた電気式の保温保冷容器は、可搬もしくは携帯可能で、いつでもどこでも好きなときに保温または冷却が可能な容器を提供するために、電力を蓄える蓄電素子を内蔵している。一般に、蓄電素子は重量が重くまた形状が大きいため、保温保冷容器の重量が重くなり、また、形状も大きくなる。また、特許文献１に記載の保温保冷容器では、加熱または冷却を行う熱交換素子が容器の底部に配置されており、容器内の液体、特に容器上部の液体を充分に保温することができない。さらに、特許文献１には、ワイヤレス給電を用いた保温保冷容器の概念図が記載されているのみで、保温保冷容器の具体的な形状構造は記載されていない。

【0006】

本発明は、容器が軽量で、形状が大きくなることなく、また、中に入れた液体を充分に保温または保冷することができるワイヤレス給電を用いた保温保冷容器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明の電気式保温保冷容器の一例を挙げるならば、受電コイルと熱交換素子を有し、ワイヤレス給電を用いた電気式保温保冷容器であって、内側容器と、外側容器と、底蓋とを備え、前記受電コイルが、容器の底部に配置され、面状の前記熱交換素子が、前記内側容器の側面に、前記内側容器を取り囲むように配置されていることを特徴とするものである。

【0008】

本発明の電気式保温保冷容器において、前記面状の熱交換素子が、前記内側容器の側面の下側に、前記内側容器を取り囲むように貼り付けられていることが好ましい。

【0009】

また、本発明の電気式保温保冷容器において、前記内側容器の底部に取り付け金具が固定されており、前記取り付け金具に、放熱シートを介して、回路基板が取り付けられ、更に、前記取り付け金具に、前記受電コイルを貼り付けたコイルホルダーが取り付けられていることが好ましい。

【0010】

また、本発明の電気式保温保冷容器において、前記内側容器と前記外側容器とは、それぞれの上部において、上側パッキンにより密封され、前記底蓋と前記外側容器とは、前記外側容器の下部において、下側パッキンにより密封されていることが好ましい。

【0011】

また、本発明の電気式保温保冷容器において、前記熱交換素子の表面に、サーモスタットまたはサーミスタが取り付けられていることが好ましい。

【0012】

また、本発明の電気式保温保冷容器において、前記熱交換素子は、面状ヒーターまたはペルチエ素子でよい。

【0013】

また、本発明の電気式保温保冷容器において、前記容器は、カップまたはタンブラーでよい。

【0014】

本発明の電気式保温保冷装置の一例を挙げるならば、上記の電気式保温保冷容器と、送電側制御部と送電コイルを有し、電磁誘導により前記受電コイルに電力を送る給電台とを備えるワイヤレス給電を用いたものである。

【0015】

また、本発明の電気式保温保冷装置において、前記熱交換素子として、ペルチエ素子を用い、前記給電台に、保温と保冷の切換スイッチを設けて、切換制御信号を発生し、前記送電コイルおよび前記受電コイルを介して、前記切換制御信号を前記容器側に伝達し、前記切換制御信号に基づいて、前記電気式保温保冷容器の受電側制御部により、前記ペルチエ素子の加熱と冷却とを切り換えることを特徴とするものである。

【0016】

本発明の電気式保温保冷装置の製造方法の一例を挙げるならば、受電コイルと熱交換素子を有するワイヤレス給電を用いた電気式保温保冷容器の製造方法であって、内側容器の底部に取り付け金具を固定する工程と、前記取り付け金具に、放熱シートを介して回路基板を取り付ける工程と、前記取り付け金具に、前記受電コイルを貼り付けたコイルホルダーを取り付ける工程と、前記内側容器の側面に、面状の熱交換素子を前記内側容器を取り囲むように配置して、内側容器組み立て体を作成する工程と、外側容器の上部に、上側パッキンを嵌め込み、外側容器組立て体を作成する工程と、底蓋に下側パッキンを嵌め込んで、底蓋組み立て体を作成する工程と、前記内側容器組立て体に、前記外側容器組立て体を嵌め込んで、前記上側パッキンにより、前記内側容器組立て体と前記外側容器組立て体とを密封する工程と、前記底蓋のダボを、前記取り付け金具のスリットに嵌め込み、前記底蓋を回転させて、前記取り付け金具に固定すると共に、前記下側パッキンにより、前記外側容器組立て体と前記底蓋組立て体とを密封する工程とを含むものである。

【0017】

また、本発明のワイヤレス給電を用いた電気式保温保冷容器の製造方法において、前記面状の熱交換素子は、前記内側容器の側面の下側に前記内側容器を取り囲むように貼り付けられていることが好ましい。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、内側容器の側面に、面状の熱交換素子が、内側容器を取り囲むように配置し、貼り付けられているため、熱伝導特性が良く、中に入れた液体を充分に保温または保冷することができる。また、電力を蓄える蓄電素子を内蔵していないため、軽量で、形状が大きくなることがない保温保冷容器を提供することができる。さらに、コンパクトで製造が容易な、ワイヤレス給電を用いた電気式保温保冷容器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明のワイヤレス給電を用いた電気式保温装置の全体斜視図である。

【図2】本発明の実施例１の電気式保温カップの断面図である。

【図3】本発明の実施例１の電気式保温カップの分解図である。

【図4A】本発明の実施例１の電気式保温カップの製造方法を示す図である。

【図4B】本発明の実施例１の電気式保温カップの製造方法を示す図である。

【図4C】本発明の実施例１の電気式保温カップの製造方法を示す図である。

【図5】本発明の給電台の分解図である。

【図6】（ａ）は本発明の給電台の斜視図、（ｂ）は断面図である。

【図7】本発明の実施例１の電気式保温保冷装置の電気的なブロック図である。

【図8】本発明の電気式保温装置の変形例の全体斜視図である。

【図9】本発明の実施例１の電気式保温カップの、お湯の温度の時間変化を示す図である。

【図10】本発明の実施例２の電気式保温保冷装置の電気的なブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下に、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、実施の形態を説明するための各図において、同一の機能を有する要素には同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。

【実施例1】

【0021】

実施例１は、例えばコーヒー、紅茶などを入れる保温カップに、本発明を適用したものである。

【0022】

図１に、本発明の実施例１の、ワイヤレス給電を用いた電気式保温装置の全体斜視図を示す。電気式保温装置は、電気式保温カップ１０と給電台５０とで構成されている。

【0023】

図２に実施例１の電気式保温カップ１０の断面図を、図３に電気式保温カップ１０の分解図を示す。カップは、容器としての構成として、内側カップ１１、外側カップ１２、底蓋１３、取っ手１４、上側パッキン１６、下側パッキン１７を備えている。内側カップ１１は、コーヒーなどの高温の液体を入れる部分で、ステンレス、チタン、銅等の金属でできている。外側カップ１２は、容器の外側を構成する部分で、ステンレス、チタン等の板金、あるいは硬質プラスチックでできている。上側パッキン１６は、カップの上部において内側カップ１１と外側カップとの間を密閉し、また、下側パッキン１７は、カップの下部において底蓋１３と外側カップ１２との間を密閉する。

【0024】

内側カップ１１の底には、取り付け金具２１が、スポット溶接等で取り付けられている。取り付け金具２１には、放熱シート２２を介して回路基板２３が取り付けられている。放熱シート２２を設けることにより、回路基板２３で発生した熱を放熱することができる。回路基板２３の下側には、受電コイル２４を貼り付けたコイルホルダー２５を配置し、コイルホルダー２５を取り付け金具２１に取り付ける。動作時には受電コイル２４が発熱するので、回路基板２３と受電コイル２４との間に間隙を設けるのがよい。受電コイル２４は、例えばシートコイルで構成される。

【0025】

内側カップ１１の側面には、内側カップを取り囲むように面状ヒーター２７が配置され、貼り付けられている。面状ヒーター２７としては、フレキシブル基板を用いたフィルムヒーターを用いる。面状ヒーターの貼り付けには、両面テープで固定するなどの方法がある。面状ヒーター２７は、内側カップ１１の側面で、下側に貼り付けられている。

【0026】

面状ヒーター２７には、サーモスタット２８が取り付けられている。サーモスタット２８は、例えば８０°Ｃで切断し、６５°Ｃで導通するもので、面状ヒーター２７の回路に直列に接続することにより、加熱し過ぎに対する保護回路（高温保護ヒューズ）となる。サーモスタット２８に代えて、或いは、サーモスタット２８に加えて、サーミスタ等の温度検知素子を設け、図７の受電側制御部７２で、検知した温度に応じて面状ヒーター２７に供給する電力を制御して、温度制御を行うようにしてもよい。

【0027】

図４Ａ乃至図４Ｃを用いて、実施例１の電気式保温カップ１０の製造方法を説明する。
図４Ａの（ａ）に示すように、内側カップ１１の底部に、取り付け金具２１をスポット溶接で取り付ける。そして、取り付け金具２１に放熱シート２２を貼り付ける。
図４Ａの（ｂ）に示すように、放熱シート２２上に回路基板２３を載せて、板金をねじりカシメて取り付ける。
図４Ａの（ｃ）に示すように、受電コイル２４をコイルホルダー２５に貼り付ける。
図４Ａの（ｄ）に示すように、ネジでコイルホルダー２５を取り付け金具２１に固定する。また、内側カップ１１の側面に、内側カップを取り囲むように、面状ヒーター２７を巻き付けて両面テープで貼り付ける。さらに、面状ヒーター２７に、サーモスタット２８を接着剤で固定する。図４Ａの（ａ）〜（ｄ）の工程により、内側カップ組立て体を作成する。
図４Ｂの（ｅ）に示すように、外側カップ１２の上端に上側パッキン１６を嵌め込む。そして、取っ手１４を外側カップ１２にネジで取り付ける。この工程により、外側カップ組立て体を作成する。

【0028】

図４Ｂの（ｆ）に示すように、底蓋１３に下側パッキン１７を嵌め込む。この工程により、底蓋組立て体を作成する。

【0029】

図４Ｃの（ｇ）に示すように、図４Ａの（ｄ）で組み合わせた内側カップの組み立て体に、図４Ｂの（ｅ）で組み合わせた下側カップの組み立て体を嵌め込む。そして、図４Ｂの（ｆ）で組み合わせた底蓋組立て体を、底蓋１３のダボ３１の４個所を、取り付け金具２１のスリット３２にはめ込み(1)、底蓋１３を回転(2)させて固定する。なお、このとき、底蓋１３の隅にボンドを盛っておき、分解できない程度の保持力で固定する。

【0030】

図５に、給電台５０の分解図を示す。また、図６（ａ）に給電台の上蓋を取り外した図を、図６（ｂ）に給電台の断面図を示す。

【0031】

上蓋５１の裏側には、両面テープ５３で送電コイル５４が貼り付けられている。そして、送電コイル５４の下には、スポンジ５５が貼り付けられている。スポンジ５５の下には、回路基板５７が配置される。上蓋５１組立て体には、下蓋５２がネジで固定される。符号５６は保温カップとの通信時に発光する発光部品、符号５８は外部電源から直流電圧が供給される、ＤＣジャックである。

【0032】

図７に、本発明の電気式保温装置の電気的なブロック図を示す。
外部電源７６からの電力は、給電台５０の送電側制御部７５に供給される。外部電源７６としては、商用電源に接続するＡＣアダプター、電源機能を有するＵＳＢや車のシガーライターソケットなどを利用できる。送電側制御部７５では、例えば１００ＫＨｚ程度の交流を作成し、送電コイル５４へ供給する。給電台５０の送電コイル５４とカップ１０の受電コイル２４との間では、電磁誘導により電力が伝送される。受電コイル２４で受け取った電力は、受電側制御部７２で調整してヒーター等の熱交換素子７１に供給される。

【0033】

図８に、本発明の実施例１の電気式保温装置の変形例の全体斜視図を示す。この電気式保温装置は、電気式保温カップ１０に上蓋４０を備えるものである。

【0034】

図９に、図８に示す実施例１の変形例の電気式保温カップと、市販の真空２重構造の保温カップの、お湯の温度の時間変化を示す。比較例として示した、市販の真空２重構造の保温カップでは、８５°Ｃ程度のお湯を入れた場合、時間の経過と共に温度が低下し、９０分後には約６０°Ｃとなる。これに対して、実施例１の電気式保温カップでは、初めのうちは時間の経過と共に温度が低下するが、温度の低下は緩やかとなり、６０分以降には７３°Ｃ程度でほぼ一定となる。

【0035】

本実施例によれば、内側カップの側面に、面状のヒーターを、内側カップを取り囲むように配置し、貼り付けたので、カップの底部にヒーターを設けるものに比べて、熱伝導特性が良く、カップ内の液体を効率良く保温することができる。また、ヒーターを、底部に設けるに代えて、従来、真空２重層が位置する内側カップの側面に設けたので、カップの高さを高くすることなく、従来のカップと同様の外径のカップを得ることができる。

【0036】

また、特許文献１記載の電気式保温カップに比べて、電力を蓄える蓄電素子を内蔵していないため、軽量で小型のカップを得ることができる。

【0037】

さらに、内側カップの底部に取り付け金具を固定し、取り付け金具に回路基板や受電コイルを取り付けたので、また、取り付け金具のスリットに底蓋に設けたダボを嵌め込んで固定するようにしたので、コンパクトで製造が容易な電気式保温カップを提供することができる。また、カップの上部において内側カップと外側カップとを上側パッキンで密閉し、また、カップの下部において底蓋と外側カップとを下側パッキンで密閉したので、密閉構造の電気式保温カップとすることができ、カップの水洗いが可能となる。

【実施例2】

【0038】

実施例１は、面状ヒーターを用いて電気式の保温カップとしたものであるが、実施例２は、熱交換素子としてペルチエ素子を用い、カップに保温と保冷の機能を持たせるようにしたものである。ペルチエ素子は、電流の極性を逆転させることにより、吸熱と発熱を行う面を切り替えることができる。図３のカップにおいて、面状ヒーター２７に代えて、内側カップの周囲に面状のペルチエ素子を取り付ける。

【0039】

図１０に、本実施例の電気式保温保冷カップの電気的なブロック図を示す。給電台５０には、保温と保冷の切換スイッチ７７を設ける。給電台５０とカップ１０とは、送電コイル５４と受電コイル２４とを介して通信を行っており、保温保冷の切換制御信号は、送電側制御部７５から送電コイル５４をアンテナとして、他方のアンテナである受電コイル２４へ伝送される。受電コイル２４で受信された切換制御信号は受電側制御部７２に送られ、受電側制御部７２でペルチエ素子７８の保温と保冷を切り換える。なお、図１０において、太い線は、ペルチエ素子を駆動する電力の流れを示し、細い一点鎖線は、制御信号の流れを示す。

【0040】

本実施例によれば、実施例１の効果に加えて、カップに保温と保冷の機能を持たせることができる。カップを保冷側にすると、例えば１５°Ｃ程度カップ内の液体の温度を下げることができる。

【0041】

また、給電台に保温と保冷の切換スイッチを設け、切換制御信号をカップ側に伝送してペルチエ素子の極性を切り換えるようにしたので、カップ側に切換スイッチを設ける必要がなく、電気式保温保冷カップを密閉構造とすることができ、カップの水洗いが可能となる。

【0042】

実施例１および実施例２では、コーヒー、紅茶等を入れるカップについて説明したが、本発明は、タンブラーや、さらにはお茶を入れる湯飲みなど、液体を入れて保温或いは保冷する容器であれば、何れも適用することができる。

【符号の説明】

【0043】

１０ 電気式保温カップ（容器）
１１ 内側カップ
１２ 外側カップ
１３ 底蓋
１４ 取っ手
１６ 上パッキン
１７ 下パッキン
２１ 取り付け金具
２２ 放熱シート
２３ 回路基板
２４ 受電コイル
２５ コイルホルダー
２７ 面状ヒーター
２８ サーモスタット
３１ ダボ
３２ スリット
４０ 上蓋
５０ 給電台
５１ 上蓋
５２ 下蓋
５３ 両面テープ
５４ 給電コイル
５５ スポンジ
５６ 発光窓部品
５７ 回路基板
５８ ＤＣジャック
７１ 熱交換素子
７２ 受電側制御部
７５ 送電側制御部
７６ 外部電源
７７ 切換スイッチ
７８ ペルチエ素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】